L’amélioration du rendement énergétique d’une installation à air comprimé

L’amélioration du rendement énergétique d’une installation à air comprimé
L’amélioration du rendement
énergétique d’une installation
à air comprimé
L’air comprimé est l’une des formes
d’énergie les moins efficaces utilisées
dans les installations de fabrication
modernes. La production d’un kilowatt
demande sept à huit fois plus d’électricité en utilisant l’air comprimé qu’avec
un moteur électrique. L’air comprimé est
souvent le plus grand poste de consomation d’électricité d’une usine.
Plusieurs solutions sont possibles
pour le gestionnaire d’une usine afin
d’améliorer rapidement et facilement le
rendement énergétique de son système
d’air comprimé et réduire la consommation d’énergie de 20 % ou plus. Nous
ne traiterons ici que d’une seule de
ces actions, à savoir l’installation d’un
système de commutation en fonction
du point de rosée sur un sécheur déshydratant sans chaleur (HDD). Le HDD
est typiquement un point majeur d’utilisation d’air comprimé et certains de
ces sécheurs utilisent jusqu’à 18 % de la
capacité du compresseur pour leur seul
fonctionnement.
Comment fonctionne un
sécheur déshydratant ?
Pour comprendre comment améliorer le
rendement énergétique, il faut d’abord
comprendre le fonctionnement de base
de ce type de sécheurs. Un HDD a pour
but de maintenir le point de rosée de l’air
comprimé – généralement entre 40˚ et
70˚C – à la pression spécifiée. Ce sécheur
utilise deux récipients verticaux (parfois
appelés “double tour”) remplis d’un
produit déshydratant tel que de l’alumine,
un gel de silice ou un tamis moléculaire.
L’air comprimé traverse le lit déshydratant
avant sa distribution vers l’installation.
Au cours de cette traversée, de la vapeur
d’eau s’échappe de l’air par adsorption.
Ce phénomène, c’est-à-dire la fixation de
molécules ou particules sur une surface,
est généralement faible et réversible.
La régénération
consomme de l’énergie
Alors que l’air comprimé traverse l’une
des deux tours, avec adsorption de vapeur
d’eau, le déshydratant de la seconde tour
est régénéré, la vapeur d’eau précédemment adsorbée en étant éliminée. La
régénération est réalisée par extraction
d’une part de l’air sec à la sortie de la tour
active, en détendant cet air à la pression
atmosphérique et en le faisant passer
au-dessus du déshydratant à régénérer.
L’air extrait à la sortie de la tour active
est appelé air de purge. Son expansion
à la pression atmosphérique le rend
Bruce McDuffee
Vaisala
très sec et lui permet de séparer facilement les molécules de vapeur d’eau des
nervures du déshydratant et d’assurer
ainsi la régénération de celui-ci. L’air
de purge et l’énergie nécessaire pour le
produire constituent le coût direct en
énergie requis pour le fonctionnement
du sécheur déshydratant sans chaleur.
La commutation basée sur les
conditions du pire des cas
Le cycle d’un sécheur est le temps
s’écoulant entre la commutation d’une
tour à l’autre. Sa durée typique est d’une
dizaine de minutes, au cours desquelles
le sécheur commute une fois, une tour
étant en service actif cinq minutes et
l’autre en régénération cinq minutes.
La durée du cycle est déterminée par
le fabricant et dépend du point de rosée
spécifié et de la quantité de déshydratant
dans les tours. La durée du cycle et la quantité de déshydratant sont fixées en fonction
des conditions du pire des cas – plein débit
nominal du sécheur, température de l’air
35 °C, humidité relative 100 % et pression
de 8 bar. (100 psig). Dans cette configuration, le sécheur demande en permanence
de l’air de purge. Par exemple, si un sécheur
conçu pour produire un point de rosée
de 40 °C à un débit maximum de 28 m³/
Example of Energy Savings with Dewpoint Demand Switching in a Heatless
Exemple d’économiesDesiccant
d’énergieDryer
réalisables avec la commutation en
fonction du point de rosée sur un sécheur déshydratant
Sortie du gaz sec
60 %
Mesure du
point de rosée
50 %
40 %
Tour 1
en mode
séchage
30 %
Tour 2
en mode
régénération
20 %
Operating Cost Reduction
Vanne de
régulation
10 %
Sortie de
purge humide
0%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13 14
15
16
17
18
19 20
21
22
23
24
Temps
(heures)
T ime (hours)
Exemple d’économies réalisables sur une journée de 24 heures dans une entreprise où la fabrication s’effectue en deux équipes, le troisième tour étant réservé au
nettoyage. Il apparaît avec évidence que la majeure partie des économies se fera au
cours de la période de l’équipe de nettoyage. Dans le cas d’une installation fonctionnement avec une seule équipe, les économies totales seraient encore plus grandes.
Un gestionnaire d’usine économe peut réaliser des
économies d’énergie avec l’installation d’un système
de commutation en fonction du point de rosée.
min (1000 cfm) demande 15 % d’air pour
la purge, cela signifie qu’il consommera
de manière continue 4 m³/min (150 cfm)
de la production du compresseur, indépendamment des conditions effectives et
du débit d’air comprimé effectif. Dans cet
exemple précis, la demande d’air de purge
équivaut à faire marcher un compresseur
de 35 chevaux uniquement pour produire
l’air de purge du sécheur. Avec un tel cycle
fixe, le sécheur exigera 4 m³/min (150 cfm)
d’air de purge air à chaque instant de la
journée, indépendamment des circonstances réelles et de la demande de l’usine
et indépendamment de la capacité réelle
du lit déshydratant.
La commande à la
demande du point de
rosée optimise le cycle
Comme on le sait, il est rare qu’une usine
fonctionne de telle manière qu’elle exige
100 % de la capacité du compresseur/
sécheur 24 heures sur 24 et sept jours sur
sept. La demande d’air varie au long de la
journée et d’un jour à l’autre, en fonction,
entre autres, des besoins de l’usine. Les
conditions de l’air entrant varient également en fonction de la température et de
l’humidité relative ambiantes.
C’est à ce niveau qu’un gestionnaire
d’usine économe pourra réaliser des
économies d’énergie avec l’installation
d’un système de commutation en fonc-
tion du point de rosée (DDS). Une fois
ce système installé, au lieu de commuter
toutes les cinq minutes et d’exiger un air
de purge constant, les tours commutent
en fonction de la température du point de
rosée mesurée à la sortie du sécheur. Des
économies peuvent être réalisées parce
que les tours commutent et recommencent à utiliser de l’air de purge seulement
lorsque l’hygromètre détecte une altération de la température du point de rosée.
Le système DDS assure la pleine utilisation du lit déshydratant, augmentant
ainsi le rendement et réduisant l’usage
d’air de purge, ce qui à son tour diminue
la consommation d’électricité.
Un système DDS est constitué
d’un hygromètre capable de mesurer
avec fiabilité le point de rosée de l’air
comprimé à la sortie de la tour active
et aussi capable de générer un signal
de sortie détectable par le système de
gestion du sécheur.
Upgrader votre sécheur
avec un DDS
Est-il possible d’upgrader un sécheur
existant avec un système de commutation à la demande? La réponse est oui
dès l’instant où le système de gestion
du sécheur permet la commande de la
commutation. En cas de doute, consultez
le fabricant du sécheur ou le manuel
d’utilisation.
Entrée du gaz humide
Principe de fonctionnement d’un sécheur
déshydratant sans chaleur équipé d’un
système DDS. La vanne de régulation oriente
le flux vers l’une des deux tours. Elle est
commandée en fonction du point de rosée
mesuré à la sortie du gaz sec. Le gaz humide
est ici représenté en bleu et le gaz sec en rouge.
L’upgrade d’un sécheur avec ce type
de système est relativement facile. La
première étape consiste à confirmer que
le sécheur acceptera un signal et activera la commutation sur la base de ce
signal. La deuxième consiste à trouver
le type d’hygromètre adéquat capable de
fonctionner avec précision et de fournir
un signal de sortie approprié, facile à
installer, demandant peu d’entretien et
résistant à la contamination. Plusieurs
types d’appareils existent sur le marché,
chacun avec divers avantages et inconvénients. Il est ainsi important de savoir
quelles questions poser au fabricant pour
tirer un profit et non des déboires de l’installation d’un système de commutation
en fonction du point de rosée.
La technologie des transmetteurs de
point de rosée Vaisala DRYCAP® est le
bon choix. Les transmetteurs DMT142
et DMT242 sont compacts et robustes.
Ceux de la série DMT340, avec une
grande diversité d’options, procurent à
l’utilisateur une solution complète ; et
le modèle portable DM70 est un outil
pratique pour les mesures ponctuelles.
Vaisala SAS
Téléphone : +33 (0)1 30 57 73 42
Télécopie : +33 (0)1 30 96 08 58
E-mail : [email protected]
Was this manual useful for you? yes no
Thank you for your participation!

* Your assessment is very important for improving the work of artificial intelligence, which forms the content of this project

Download PDF

advertisement