Brevet FR2594969A1 — publié le 19870828

APPAREIL ET PROCEDE DE CALIBRATION D'UNE PAROI DE DIFFUSEUR MOBILE D'UN COMPRESSEUR CENTRIFUGE La présente invention concerne une commande de paroi de diffuseur mobile d'un compresseur centrifuge, et a trait notam- ment à la calibration de la commande lorsque la position de la paroi dans le diffuseur est inconnue. Divers procédés ont vu le jour dans le passé pour augmenter le rendement des compresseurs centrifuges, tels l'utilisation de moteurs à vitesse variable permettant de faire varier la rotation du rotor de compresseur. Un autre procédé fait appel à des aubes, à la fois fixes et réglables, dans la section formant diffuseur de la machine. Un autre procédé encore visant à augmenter à la fois le rendement et la gamme de fonctionnement d'un compresseur centrifuge comprend l'utilisation d'un diffuseur à aube de largeur variable. Dans ce cas, le diffuseur comprend une paroi mobile pouvant être positionnée de manière sélective en face d'une paroi fixe pour contrôler l'écoulement de réfrigérant entre elles. Un compresseur centrifuge faisant appel à une telle paroi mobile est décrit dans le brevet américain ne 4 527 949, qui a été cédé au cessionnaire de la présente demande. Comme le décrit le brevet américain ne 4 527 949, les aubes de guidage d'admis- sion du compresseur servent de manière classique à régler l'écou- lement de masse de réfrigérant traversant la machine alors que l'on fait varier la position de la paroi du diffuseur pour éviter des surpressions. Dans le brevet américain ne 4 503 684, on a incorporé a la commande du compresseur une corrélation permettant d'établir un rapport entre le positionnement des aubes de guidage d'admission et le positionnement de la paroi de diffuseur. Dans ces deux cas, un besoin s'est fait sentir de calibra- tion de l'appareil de commande de la paroi du diffuseur lorsque l'emplacement ou la position de la paroi du diffuseur est inconnu. Cette situation peut se présenter à chaque fois qu'il se produit une perte d'alimentation de la commande, par exemple lorsque le système est arrêté entre saisons, lors d'un redémarra- ge après une opération d'entretien, ou lorsqu'il n'existe dans la commande aucune information antérieure concernant la position de la paroi par suite d'une alimentation intermittente, ou pour d'autres raisons. Il est par conséquent un but de la présente invention de réaliser un compresseur centrifuge utilisable dans des systèmes de réfrigération. Un autre but de la présente invention est de réaliser un appareil et un procédé de calibration de la commande de la paroi de diffuseur d'un compresseur centrifuge. Pour atteindre ces buts et d'autres, la présente invention a pour objet un appareil de commande d'un compresseur centrifuge comprenant une section formant diffuseur ayant une paroi de diffusion mobile par rapport à une paroi fixe; des moyens de commande de positionnement de la paroi de diffusion en réponse à un signal de commande d'entrée; des moyens de mesure pour contrôler des paramètres prédéterminés du système et pour fournir des signaux de sortie d'informations en réponse; et des moyens programmables destinés à recevoir la sortie d'informations et à fournir un signal de commande permettant de déplacer la paroi de diffusion vers une position optimale pour les paramètres mesurés du système. Les moyens programmables sont programmés selon une position de référence connue dans la section formant diffuseur et des moyens sont prévus pour déterminer lorsque la positon de la paroi de diffusion est inconnue et pour générer un signal de calibration qui est envoyé sur les moyens programmables. Les moyens programmables déplacent la paroi de diffusion vers la position de référence connue en réponse au signal de calibration, de façon que les moyens programmables soient calibrés selon une position connue de la paroi de diffusion pour permettre de dépla- cer la paroi avec précision sur la position optimale. Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un système de réfrigération - incorporant l'enseignement de la présente invention; et - la figure 2 est une vue en coupe d'un compresseur centri- fuge utilisable dans le système représenté sur la figu- re 1. En se reportant aux dessins, on y voit un système de réfri- gération 10 destiné à refroidir un liquide dans un évaporateur 12. La substance à refroidir est mise en circulation pour traver- ser l'évaporateur 12 en suivant un circuit de circulation 14 de sorte que l'énergie thermique cédée par la substance en circula- tion est absorbée par le réfrigérant pour permettre de refroidir la substance. Les vapeurs de réfrigérant dégagées dans l'évapora- teur 12 sont extraites par un compresseur centrifuge 16, qui sert à pomper le réfrigérant pour lui donner une température et une pression plus élevées. De la vapeur légèrement surchauffée prove- nant du compresseur 16 traverse le condenseur 18 o la surchauffe et la chaleur latente sont éliminées par de l'eau de refroidisse- ment qui traverse le circuit de circulation 20. Le réfrigérant sortant du condenseur 18 subit une détente pour lui donner une température inférieure grâce à la soupape de détente 22 avant de gagner l'entrée de l'évaporateur 12, complétant ainsi la boucle de réfrigération. Le compresseur 16 mettant en oeuvre la présente invention est une machine s un seul étage mais on pourrait utiliser plusieurs étages pour la mise en oeuvre de la présente invention sans sortir du cadre de celle-ci. Le compresseur 16 comprend une entrée alignée axialement 24 qui dirige le réfrigérant admis vers un ensemble impulseur rotatif 26 à travers une série d'ailettes de guidage d'admission réglable 28. Le réfrigérant traversant l'ensemble impulseur 26 est dévié radialement vers une section formant diffuseur 30. La section 30 entoure l'ensemble impulseur 26 et sert à diriger le réfrigérant vers une volute torique 32. L'ensemble impulseur 26 est relié pour rotation avec un arbre d'entraînement 34 qui fait partie d'un moteur d'entraînement électrique 36. Un mécanisme à poulie et à câble 38 assure le réglage uni- forme de la position de chaque ailette de guidage 28 en réponse à un signal de commande provenant d'une unité de commande de débit , pour régler le débit du réfrigérant traversant le compresseur 16. La section formant diffuseur 30 comprend une paroi station- naire disposée dans le sens radial 42 qui constitue la partie arrière du passage de diffuseur 44. Une paroi mobile 46 constitue la partie opposée ou partie avant du passage 44. La paroi mobile 46 peut se déplacer axialement pour se rapprocher ou s'éloigner de la paroi stationnaire 42 afin de modifier la largeur du passa- ge 44. En faisant varier la largeur du passage 44, le débit de réfrigérant traversant le diffuseur 30 peut être contrôlé étroi- tement pour éviter des surpressions à des débits réduits, amélio- rant ainsi l'efficacité de fonctionnement du compresseur 16. En outre, un suivi continu de la force d'aspiration et du débit du compresseur 16 permet de maintenir le compresseur 16 en un point de fonctionnement optimal proche du niveau de surpression sans entraîner une perte de vitesse. La paroi mobile 46 est fixée sur un chariot sensiblement annulaire 48 qui est disposé coulissant entre la plaque d'étan- chéité 50 et le carter 52 du compresseur. La paroi mobile 46 est fixée sur le chariot 48 d'une manière quelconque appropriée pour leur permettre de se déplacer ensemble pour se rapprocher ou pour s'éloigner de la paroi stationnaire 42. Une série d'aubes de diffuseur 54 traversent des ouvertures de forme complémentaire (non représentées) de la paroi mobile 46 et sont maintenues sollicitées en contact contre la paroi stationnaire 42 par des ressorts 56. Le chariot 48 est relié à un piston à double effet 58 d'une manière quelconque appropriée. Le piston 58 est reçu pour exécu- ter un mouvement de va-et-vient dans une chambre 60 délimitée entre la plaque d'étanchéité 50 et le carter 52, pour permettre de l'entraîner dans le sens axial suivant une direction ou l'autre. Un premier passage 62 est prévu pour transporter du fluide hydraulique vers et hors de la section avant 64 de la chambre 60. Un second passage 66 est prévu pour transporter du fluide hydraulique vers et hors de la section arrière 68 de la chambre 60. Les passages 62, 66 sont raccordés en fonctionnement à l'unité de commande 70 de la paroi de diffuseur. Le fluide hydraulique est échangé de manière sélective entre l'unité de commande 70 et la chambre 60 pour entraîner le piston 58 et par conséquent la paroi mobile 46 selon une direction désirée. Une description plus détaillée du fonctionnement de l'unité de commande de paroi 70 figure dans le brevet américain 4 503 684, qui est incorporé ici par référence. La commande de l'unité de commande de la paroi de diffuseur 70 est sous le contrôle du microprocesseur 72, qui est programmé pour suivre divers paramè- tres du système, tels que la force d'aspiration et le débit, pour permettre de repositionner la paroi mobile 46 de manière conti- nue. Toujours en référence de la figure 1, des capteurs de tempé- rature 74, 76 sont disposés sur les lignes de réfrigérant partant du condenseur 18 et entrant dans l'évaporateur 12, respective- ment. De l'information sur la température de saturation du réfri- gérant est envoyée en continu au microprocesseur 72 sur les lignes de données 78, 80. De manière analogue, le moteur 36 du compresseur est équipé d'un organe de contrôle d'ampères 82 qui fournit de l'information concernant les ampères au microproces- seur 72 sur une troisième ligne de données 84. Cette information fournie au microprocesseur 72 sert à déterminer à la fois la force d'aspiration et le débit pour permettre de contrôler de manière continue le point de fonctionnement du compresseur 16. La position de la paroi mobile 46 est contrôlée par un potentiomètre 86 (figure 2). Une tige de détection 88 traverse un soufflet 90, et la tige 88 est rendue solidaire du chariot 48 de sorte que, lorsque le chariot 48 se déplace dans les deux sens, la tige 88 se déplace avec lui. La tige de détection 88 est reliée en fonctionnement au potentiomètre 86 pour modifier la sortie du potentiomètre 86 selon les modifications de position de la paroi mobile 46. Ces données ou la sortie du potentiomètre 86 est envoyée sur le microprocesseur 72 sur la ligne de données 92 pour fournir au microprocesseur 72 des informations relatives à la position exacte de la paroi. A l'aide de cets informations, la largeur désirée du passage 44 peut être déterminée pour assurer une efficacité optimale, et l'unité de commande de paroi 70 reçoit des instructions sur la ligne de commande 94 pour amener la paroi mobile 46 vers cette position particulière. Le contrôle de capacité est assuré par des ailettes de guidage d'entrée mobile classiques 28, lors de la modification du passage 44, pour optimiser l'efficacité à des débits réduits. Pour positionner la paroi mobile 46 correctement dans le passage 44, le microprocesseur 72 doit être calibré selon une position connue de la paroi mobile 46, pour que les déplacements ultérieurs de la paroi 46 puissent être effectués avec préci- sion. Des cas o le microprocesseur 72 déterminera que la paroi 46 est en une position inconnue ou non calibrée peuvent être par suite d'une perte d'alimentation, ce qui pourrait se produire entre saison; lors d'un redémarrage quelconque; ou lorsqu'il n'existe pas d'informations dans le microprocesseur 72 concernant la position de la paroi 46. Le microprocesseur 72 peut être du type Carrier 32 MP et peut être programmé pour calibrer lorsqu'il se produit une quelconque des situations précitées, ou d'autres. Lorsque le microprocesseur 72 détermine que la position de la paroi mobile 46 est inconnue ou non calibrée, il commandera un déplacement de la paroi mobile 46 pour obtenir une largeur mini- male du diffuseur, par exemple 11 % de la position entièrement ouverte, et un retard de 2 minutes interviendra pour être stûr que la paroi 46 a atteint sa position minimale. Il est à noter que la position entièrement ouverte d'un compresseur n'est pas nécessai- rement la largeur maximale nominale, mais seulement celle siélec- tionnée en fonction des exigences de charges prédéterminées. Une autre méthode de s'assurer que la paroi 46 occupe sa position de section de passage minimale du diffuseur consiste à programmer le microprocesseur 72 pour qu'il effectue plusieurs relevés, espacés par exemple de 4 secondes, de la position de la paroi 46 et si les relevés se situent en-deçà d'une tolérance acceptable, on peut supposer que la paroi 46 occupe sa position de section de passage minimale du diffuseur. Après l'initialisation, c'est-à-dire après que le micropro- cesseur 72 ait commandé le déplacement de la paroi 46 vers une position de section de passage minimale. du diffuseur, le micro- processeur 72 lit le signal de-tension fourni par le potentiomè- tre 86 et utilise cette lecture ou ce signal de tension comme position calibrée de paroi, c'est-à-dire par exemple 11 % de la section de passage maximale nominale. Une fois le microprocesseur 72 calibré, il commande le compresseur 16 en recevant des signaux représentatifs du pourcen- tage du courant du moteur et les besoins de force d'aspiraton pour déterminer la position désirée de la paroi du diffuseur. Le microprocesseur 72 utilise ensuite le signal de tension provenant du potentiomètre 86 pour déplacer la paroi 46 sur la position désirée. Le microprocesseur 72 lit le signal de tension du poten- tiomètre 86 comme pourcentage du trajet de la paroi ou composi- tion dans le passage 44 du diffuseur, et peut ensuite, à partir de cette position connue, déplacer la paroi 46 vers une position satisfaisant les besoins de la force d'aspiration. La logique de commande du microprocesseur 72 est programmée selon une constante de calibration qui fournit un rapport entre la modification de la résistance, ou signal de tension, du poten- tiomètre 86 et le pourcentage de modification de la position de la paroi. Cette constante de calibration et le signal de sortie du potentiomètre indiquant le fait que la paroi 46 occupe sa position de largeur minimale permettent au microprocesseur 72 de se calibrer lui-même, et par conséquent de calculer avec préci- sion la position désirée de la paroi du diffuseur. Bien que l'invention ait été décrite selon un mode de réali- sation préféré, il va de soi qu'on peut y apporter d'autres modi- fications. Cette demande est destinée par conséquent à couvrir toute variation, utilisation ou adaptation de l'invention en fonction des principes généraux de celle-ci, et comprenant les départs de la présente divulgation rentrant dans la pratique connue ou habituelle de la technique à laquelle l'invention appartient et rentrant dans le cadre des revendications annexées. REVENDICATIONS 1) Procédé de commande d'un compresseur centrifuge d'un système de réfrigération qui consiste à: prévoir une section formant diffuseur du compresseur ayant une paroi mobile pour faire varier la largeur de la section du diffuseur, mesurer des paramètres prédéterminés du système, définir une position optimale de la paroi mobile pour les paramètres mesurés du système, et déplacer la paroi vers la position optimale, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à: prévoir un dispositif programmable permettant de commander le déplacement de la paroi, préprogrammer le dispositif programmable selon une position de référence connue dans la section formant diffuseur, déterminer lorsque la position de la paroi mobile est incon- nue, faire en sorte que le dispositif programmable déplace la paroi vers la position de référence, et calibrer le dispositif programmable selon la position connue de la paroi à la position de référence. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à faire en sorte que le dispositif programmable calibré déplace la paroi vers la position optimale. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif programmable est un microprocesseur. 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de détermination est réalisée par le dispositif program- mable. 5) Procédé de calibration d'un dispositif programmable pro- grammé pour déplacer un élément de paroi de diffuseur dans une section formant diffuseur d'un compresseur centrifuge, caractéri- sé en ce qu'il consiste à: préprogrammer le dispositif programmable selon une position de référence connue dans la section formant diffuseur, déterminer lorsque la position de l'élément de paroi du diffuseur est inconnue, faire en sorte que le dispositif programmable déplace l'élément de paroi du diffuseur depuis la position inconnue vers la position de référence, et calibrer le dispositif programmable selon la position connue de l'élément de paroi de diffuseur à la position de référence. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'étape de détermination est réalisée par le dispositif program- mable. 7) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif programmable est un microprocesseur. 8) Procédé de calibration d'un dispositif programmable programmé pour déplacer un élément de paroi vers une position désirée, caractérisé en ce qu'il consiste à: préprogrammer le dispositif programmable selon une position de référence connue de l'élément de paroi, déterminer lorsque la position de l'élément de paroi est un inconnue, faire en sorte que le dispositif programmable déplace l'élément de paroi depuis la position inconnue vers la position de référence connue, et calibrer le dispositif programmable selon la position connue de l'élément de paroi à la position de référence, permettant ainsi au dispositif programmable de déplacer l'élément de paroi vers une position désirée. 9) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif programmable est un microprocesseur. ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'élément de paroi peut être déplacé par le dispositif programma- ble par rapport à un élément de paroi stationnaire pour faire varier la largeur du passage délimitée entre eux. 11) Appareil de commande de compresseur centrifuge, compre- nant: une section formant diffuseur ayant une paroi de diffuseur mobile par rapport à une paroi fixe pour fairer varier la largeur entre elles, des moyens de commande destinés à positionner ladite paroi de diffuseur en réponse à un signal de commande d'entrée, des moyens de mesure destinés à contrôler des paramètres prédéterminer du système et à fournir des signaux de sortie de données en réponse à ceux-ci, et des moyens programmables destinés à recevoir les signaux de sortie de données et de fournir ledit signal de commande d'entrée pour déplacer la paroi de diffuseur vers une position optimale vis-à-vis des paramètres mesurés du système, caractérisé en ce que les moyens programmables sont program- més selon une position de référence connue dans la section formant diffuseur, en ce qu'il comprend des moyens destinés à déterminer lorsque la position de la paroi de diffuseur est inconnue et à générer un signal de calibration en réponse, les moyens programmables déplaçant la paroi de diffuseur vers une position de référence connue en réponse à la réception du signal de calibration et étant calibrés lorsque la paroi du diffuseur occupe ladite position de référence connue, permettant ainsi de déplacer la paroi du diffuseur avec précision vers ladite position optimale. 12) Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens programmables sont constitués par un microproces- seur.