Brevet FR2635146A1 — publié le 19900209

1. La présente invention concerne un procédé pour amélio- rer la rentabilité d'un système de surpression ou analogue,fonc- tionnant à une pression de consigne de valeur prédéterminée; ce système comporte au moins une pompe, entraînée par un moteur électrique pourvu d'un régulateur de vitesse à variation de fré- quence ou analogue Il est connu de faire varier le débit d'une pompe cen- trifuge pour l'adapter & une demande variable, en commandant le moteur d'entraînement de cette pompe au moyen d'un système de va- riation de fréquence ou à déphasage variable, pour pouvoir faire touxner la pompe & différentes vitesses, afin qu'elle fonction- ne a la demande suivant une courbe caractéristique située au- dessous de la courbe qui correspond à sa vitesse nominale et sur laquelle se trouve le point de fonctionnement souhaité. L' avantage d'un tel mode d'utilisation d'une pompe centrifuge tient au fait qu'on peut ainsi, d'une manière simple, faire fonc- tionner la pompe suivant toute combinaison voulue entre son dé- bit et sa pression de refoulement. Mais la solution en question présente un inconvénient, car le rendement de la pompe est tou- jours au-dessous de la courbe de rendement correspondant & la vitesse nominale. Il en résulte donc une augmentation relative de la puissance absorbée, pouvant se traduire par une dépense qui est loin d'être négligeable au bout d'un certain temps de fonctionnement. L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients, non seulement en obtenant une économie d'énergie consommée par chacune des pompes d'un système de surpression fonctionnant & une pression de consigne de valeur prédéterminée, mais aussi en réalisant un système simplifié par rapport aux systèmes con- nuq* dépourvus de régulateurs de vitesse ( en assurant du môme coup une réduction aussi forte que possible des fluctuations de pression), et en permettant d'utiliser des réservoirs- tampons de plus petite taille et de faible encombrement. Ces réservoirs contiennent un certain volume-tampon de gaz et sont placés entre chaque pompe et les points d'utilisation du liquide refoulé, pour attépuer les fluctuations de pression du liquide. En proposant la solution prévue selon l'invention, 2. on a considéré qu'il est possible de maintenir à de faibles valeurs les à-coups de pression au-dessus de la pression fi- xée, et d'avoir en même temps des réservoirs-tampons de pe- tite taille si on adopte une cadence élevée de changements d'allure de chaque pompe et de son moteur d'entraînement, entre l'arrêt et la vitesse normale de fonctionnement,cette cadence étant nettement supérieure au nombre maximum de 30 démarrages par.heure admis par le règlement DVGW W314. Selon l'invention, on obtient ces résultats en fai- sant tourner chaque pompe & vitesse constante, au voisinage de son régime de rendement maximum correspondant au nombre de tours nominal, pour des valeurs de débit de refoulement ou des valeurs de quantités de liquide prélevées dans le sys- tème de surpression au voisinage des valeurs nominales ou au- delà, et en faisant tourner alternativement la pompe, tant8t au voisinage de son régime de rendement maximum correspondant au nomdre de tours nominal et tant8t au ralenti avec une con- sommation minimum, pour des valeurs de débit de refoulement ou des valeurs de quantités de liquide -prélevées dans le sys- téme de surpression au-dessous des valeurs minimales. Dans un système comportant plusieurs pompes, on com- mande simultanément ces pompes à une cadence déterminée, pour les faire passer alternativament d'une vitesse élevée, proche de leur vitesse nominale, à une vitesse de ralenti proche de zéro, et réciproquement. Ainsi, les.ompes ne sont Jamais mi- m aximum ses à l'arrêt, normalement. Or les valeurs/prévues par le rè- glement pour les fréquences de démarrage sont basées sur un mode de fonctionnement comportant un arrêt complet à chaque fois. Les -cadences de changements d'allure des pompes, dans le mode de conduite conforme à l'invention, peuvent donc dépasser largement la valeur de 30 phases d'accélération par heure, pour aller par exemple Jusqu'à 720 phases d'accéléra- tion par heure. On va maintenant décrire l'invention en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La fig I représente les courbes caractéristiques Pression/Débit et Rendement/débit d'une pompe centrifuge avec l'indication d'un point de fonctionnement souhaité; et 3. La fig 2 représente les variations du nombre de tours en fonction du temps, dans des conditions de fonction- nement non stationnaires. On a représenté sur la fig 1 la courbe caractéris- tique d'une pompe centrifuge fonctionnant à la vitesse de ro- tation -(nombre de tours par unité de temps) nominale fixée pour cette pompe. Cette courbe caractéristique est parcou- rue dans la plage de pression correspondant aux déclenche- ments de' mise en marche etd'arr t du système de surpression. - Dans le cas considéré, il dagit d'augmenter d'une valeur moyenne la pression de refoulement d'un débit de valeur dé- terainée. Comme on peut le voir d'après la courbe infé- rieure, la pompe fonctionne dans sa zone de meilleur rende- ment. Si on prélève alors une quantité d'eau même faible dans le système de surpression, le point de fonctionnement se déplace vers un régime de plus faible débit de refoule- ment, par exemple vers le point de fonctionnement PB' S'il fallait alors continuer à faire fonctionner la pompe sur sa v courbe caractéristique fixée initialement, on aurait besoin d'un réservoir d'accumulation de très grande capacité, pour éviter une réduction inacceptable des intervalles entre les instants de déclenchement du contacteur de démarrage de la pompe. Une autre solution consisterait à faire tourner la pompe à un nombre de tours plus faible, par exemple suivant la courbe caractéristique schématisé* en tirets. Mais on au- rait alors un rendement plus mauvais, et donc une consomma- tion d'énergie démesurément plus forte Pour pouvoir profiter pleinement des deux avanta- ges correspondant à un réservoir d'accumulation de petite taille et à un fonctionnement économique en énergie - pouvant atteindre environ 30 à 50% d'après les études effectuées - on prévoit selon l'invention de faire fonctionner la pompe alternativement a deux régimes, tantôt suivant la courbe ca- ractristique liée au nombre de tours nominal et tantôt sui- vant la courbe liée & un nombre de tours de valeur minimum, sans consommation d'énergie ou presque, c'est-à-dire & un nombre de tours voisin de zéro. 4. On a représenté un tel régime de fonctionnement sur les graphiques a et b de la fig 2. On fait ainsi fonctionner la pompe pendant une faible durée au voisinage de son mombre de tours nominal, avec un débit de refoulement correspondant, puis au ralenti pratiquement sans débit, de manière à obtenir en moyenne une valeur de débit correspondant au point de fonc- tionnement souhaité PB. Comme la pompe et son moteur d'en- tratnement ne s'arrêtent pas de tourner on peut dépasser lar- gement les valeurs admissibles pour la cadence de commutation. Par exemple, on peut réduire Jusqu'à environ 3 secondes l'in- tervalle de déclenchement entre la pleine charge et le régime de ralenti, comme le montre le graphique du bas b. Dans ce graphique du bas, on a égalemnt indiqué une durée d'accéléra- tion progressive de 0,5 seconde pour la pompe, ce qui permet de réduire considérablement le bruit de fonctionnement du sys- tème. Par ailleurs, on provoque aussi.tôt que possible le dé- clenchement du passage au ralenti du mQteur de chaque pompe, ce moteur étant pourvu d'un régulateur de vitesse permettant une montée en allure progressive 5. REVENDICATIONS 1. Procédé pour améliorer la rentabilité d'un système de sur- pression ou analQogue, fonctionnant à une pression de consigne de valeur prédéterminée, ce système comportant au moins une pom- p5 Pe entraînée par un moteur électrique pourvu d'un régulateur de vitesse, caractérisé en ce qu'on fait tourner la pompe à vi- tesse constante au voisinage du régime de rendement maximum correspondant au nombre de tours nominal, pour des valeurs de débit de refoulement ou des valeurs de quantités de liquide pré- levées dans le système de surpression, au voisinage des valeurs noeinales ou au-delà, et en ce qu'on fait tourner la pompe al- ternativement à deux régimes, tantôt au voisinage de son régime de rendement maximum correspondant au nombre de tours nominal et tantôt au ralenti avec une consommatipu minimum, pour des valeurs de débit de refoulement oudes valeurs de quantités de liquide prélevées dans le système de surpeasion en-dessous des valeurs nominales. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on dis- pose entre chaque pompe et les points d'utilisation du liquide refoulé par celle-ci des réservoirs d'accumulation sous pres- sion, contenant un certain volume-tampon de gaz, pour att6- nuer les fluctuations de pression du liquide. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on fait fonctionner chaque pompe à une cadence de chan- gement nettement supérieure à 30 fois par heure entre les deux régimes. 4. Procédé selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce qu'on provoque aussi tôt que possible le déclenchement du passage au ralenti du moteur de chaque pompe. 5. Procédé selon l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement de chaque pompe est pour- vu d'un régulateur de vitesse permettant une montée en allu- re progressive.