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Régulation des compresseurs volumétriques

Compressors Compressed Air Wiki Compressor Regulation and Control Compressor Regulation

Dans de nombreux cas, les applications requièrent une pression constante dans le circuit d'air comprimé. Pour cela, il faut réguler le débit d'air comprimé à partir de la centrale des compresseurs. Voyons ensemble les différents principes de régulation de débit pour les compresseurs volumétriques.

Comment sont régulés les compresseurs volumétriques ? - Les 9 principes de régulation :

Décharge de pression

Schéma du principe de décharge de pression pour la régulation des compresseurs volumétriques
A l'origine, pour réguler les compresseurs, on utilisait une soupape de surpression pour évacuer l'excédent de pression dans l'atmosphère. Cette soupape dans sa conception la plus simple peut être un clapet monté sur ressort, la tension du ressort déterminant la pression finale. En général, on utilise plutôt une vanne commandée par un régulateur. La pression peut alors facilement être contrôlée et la vanne peut également agir en tant que vanne de décharge lors du démarrage d'un compresseur sous pression. La décharge de pression crée un important besoin en énergie, car le compresseur doit fonctionner en continu à sa pression maximale. Utilisée sur de plus petits compresseurs, une variante permet de décharger le compresseur en ouvrant entièrement la soupape de sorte que le compresseur fonctionne avec la pression atmosphérique. Avec cette méthode, la consommation d'énergie est nettement inférieure.

Dérivation

Schéma du principe de décharge de pression pour la régulation des compresseurs volumétriques
Par principe, la régulation par dérivation a la même fonction que la décharge de pression. La seule différence réside dans le fait que l'air dépressurisé est refroidi et renvoyé vers l'admission du compresseur. Cette méthode est souvent utilisée dans les compresseurs de procédé où le gaz est inadapté ou trop précieux pour être libéré dans l'atmosphère.

Etranglement de l'admission

Schéma du principe de décharge de pression pour la régulation des compresseurs volumétriques
L'étranglement est une méthode simple permettant de réduire le débit en augmentant le rapport de pression dans le compresseur, en fonction de la dépression induite dans l'admission. Ce procédé est toutefois limité à une petite plage de régulation. Les compresseurs à injection liquide (lubrifié ou autre), qui sont capables de supporter un tel rapport de pression, peuvent être régulés jusqu'à 10 % de leur capacité maximale. En raison du rapport de pression élevé, la méthode d'étranglement crée un besoin en énergie relativement important.

Décharge de pression avec étranglement de l'admission

Schéma du principe de décharge de pression pour la régulation des compresseurs volumétriques
Cette méthode de régulation est la plus courante. Elle combine une plage de régulation maximum (0 à 100 %) et une faible consommation d'énergie : seulement 15 à 30 % de la puissance à pleine charge avec un compresseur déchargé (zéro débit). La vanne d'admission est fermée, mais avec une petite ouverture utilisée simultanément, une valve de décompression s'ouvre et libère l'air de décharge du compresseur. Le compresseur fonctionne donc avec un vide à l'admission et une faible contre-pression. Il est important de décharger rapidement la pression et de limiter le volume d'air libéré afin d'éviter les pertes inutiles au cours de la décharge. Le système exige un volume tampon (réservoir d'air), dont la taille est déterminée par la différence souhaitée entre les limites de pression de charge et de décharge, et par le nombre autorisé de cycles de décharge par heure.

Démarrage/arrêt

Schéma du principe de décharge de pression pour la régulation des compresseurs volumétriques
Les compresseurs inférieurs à 5-10 kW sont souvent contrôlés par l'arrêt complet du moteur électrique lorsque la pression atteint une valeur limite supérieure, et par son redémarrage lorsque la pression redescend en dessous de la valeur limite inférieure. Pour réduire la charge thermique sur le moteur électrique, cette méthode exige un important volume tampon ou une grande différence de pression entre les limites supérieure et inférieure. Ce procédé de régulation est efficace et économe en énergie, sous réserve que le nombre de démarrages reste faible.

Régulation de la vitesse

Schéma du principe de décharge de pression pour la régulation des compresseurs volumétriques
Un moteur à combustion, une turbine à gaz ou un moteur électrique à variation de fréquence contrôle la vitesse du compresseur et, par conséquent, le débit. Cette méthode est efficace pour maintenir une pression au refoulement constante et une faible consommation d'énergie. La plage de régulation varie en fonction du type de compresseur et est plus importante pour les compresseurs à injection liquide (lubrifié ou autre). En général, la régulation de la vitesse est combinée avec un démarrage/arrêt en cas de faible niveau de charge et avec une décharge de pression à l'arrêt.

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