Le
phénomène de pompage est une instabilité de l'écoulement qui se produit
lorsque le relevage demandé est trop élevé. Cela peut se produire
lorsque la pression ou la résistance du circuit en aval est trop
élevée, ou bien lorsque le débit ou la pression disponible à
l'aspiration sont
insuffisants. Il peut alors se produire une inversion du débit à
travers le compresseur.
Le phénomène de pompage se manifeste par:
- une instabilité du débit transféré
- du bruit
- des vibrations excessives
- une augmentation de la température au refoulement
Une telle situation peut conduire à:
- une perte de rendement
- des dégâts mécaniques sur les étanchéités, les paliers, les ailettes
- une diminution de la durée de vie du compresseur
Ce
phénomène est évité en assurant au compresseur un débit minimum en
toute circonstance grâce à une recirculation d'une partie du gaz pompé.
La solution la plus simple consiste à recycler en permanence un débit
fixe de gaz correspondant au débit minimum requis. Une telle méthode a
l'inconvénient de devoir sur dimensionner la machine et d'occasionner
une surconsommation d'énergie permanente. Elle doit donc être réservée
aux machines de faible puissance pour lesquelles l'impact économique sera limité.
Pour
les machines plus importantes on préférera adapter le débit recyclé au
besoin réel de la machine; le recyclage sera ouvert lorsque la machine
débitera trop peu et sera refermé lorsque la machine débitera
suffisamment. On installera donc sur le circuit de
recyclage une vanne de réglage pilotée par un contrôleur spécialisé.
Le
recyclé est prélevé au refoulement de la machine. Il doit être refroidi
avant d'être réinjecté à l'aspiration. Sans cela, la température du gaz
serait supérieure à ce qu'elle est en fonctionnement normal, pouvant
dépasser ce que la machine peu accepter.
Caractéristiques de la vanne anti-pompage
Capacité
Elle doit être capable de laisser passer au moins le débit total dont le compresseur est capable.
Bruit
La
chute de pression au travers de la vanne correspond au relevage total
du compresseur et peut donc être élevée. La vanne doit être choisie
pour limiter le bruit qui peut être généré.
Rapidité
L'ouverture
de la vanne doit pouvoir être très rapide (1 sec ou moins). Cela peut
demander à sur dimensionner les actionneurs et leurs connexions.
Position de sécurité
Dans la majorité des cas on souhaitera que la vanne s'ouvre en cas de manque d'alimentation.
Caractéristiques du système de contrôle anti-pompage
Le rôle du contrôleur est de
détecter qu'un étage de compression approche du point de pompage et
agir sur la vanne de recyclage pour ramener le point de fonctionnement du compresseur dans une zone de stabilité.
Les
incertitudes de mesures et les temps de réponse des actionneurs font
que le contrôleur maintien le compresseur à un débit 3 à 10% au dessus
du point de pompage. Cette marge de sécurité doit être réduite au
minimum pour optimiser sa consommation énergétique.
Sources
- Brochure Fisher-Emerson
- Protecting a Centrifugal Compressor From Surge
- Pipeline & Gas Journal, March 2012
- Application Guideline for Centrifugal Compressor Surge Control Systems -
http://www.gmrc.org
