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L'invention est relative à un procédé pour la conduite d'une installation de distribution de gaz fonctionnant d'une façon automatique et qui fournit le gaz aux consommateurs à partir d'une conduite d'alimen- tation, par exemple une conduite à longue distance.
Une telle installation de distribution de gaz doit remplir deux conditions contradictoires. D'une part, les installations de production de gaz travaillent avec une production à peu près constante et ne peuvent pas s'adapter dans une mesure suffisante aux fluctuations de la consomma- tion de gaz,de sorte qu'il arrive que l'on soit obligé de brûler l'excé- dent de gaz en pure perte, à des moment de faible consommation. Il est donc désirable que la quantité horaire de gaz (valeur nominale) prélevée à partir du réseau de distribution de gaz à longue distance soit toujours égale.
D'autre part, la consommation de gaz est sujette à des fluctua- tions au cours de la journée. Pour pouvoir satisfaire une demande varia- ble de gaz en partant d'un volume indiqué constant, il est nécessaire, que les quantités de gaz excédentaires, produites à des moments de fai- ble consommation, soient emmagasinées, pour être fournies au réseau de distribution lorsque la consommation dépasse cette valeur indiquée ou no- minale.
L'ensemble du problème n'a pas été résolu à ce jour d'une façon satisfaisante. On connaît par exemple le système de distribution de volu- mes de gaz aux consommateurs par l'entremise de régulateurs de pression habituels, qui sont influencés par la pression du gaz en leur aval. On connait en outre des installations de réglage dans lesquelles les consom- mateurs sont alimentés uniquement à partir de réservoirs que l'on remplit à des moments de faible consommation. Le moment favorable au remplissage des réservoirs est réglé à l'aide de minuteries. Dans ces réglages, qui sont applicables principalement aux itallations de distribution de gaz à longue distance, il n'existe aucune limitation volumétrique de la ces- sion de gaz fournie à longue distance.
On connaît en outre des installations de distribution de'gaz qui alimentent simultanément le réseau de dis- tribution et les réservoirs à basse pression Lorsque la consommation de gaz de la conduite à longue distance doit être maintenue constante, le réglage est assuré au moyen d'une soupape d'arrêt commandée à la main.
Par conséquent, la mesure dans laquelle la valeur nominale peut être main- tenue dépend entièrement de l'attention du préposé. Finalement, on con- naît des dispositifs de réglage qui permettent d'éliminer dans une cer- taine mesure l'influence des variations de la pression du gaz lors du réglage d'un courant gazeux. Ces derniers dispositifs ne permettent ce- pendant pas de maintenir un débit déterminé de Nm3 de gaz et ne sont donc pas entièrement indépendants de la pression du gaz.
Les dispositifs mentionnés plus haut ne permettent pas de main- tenir automatiquement un volume nominal en Nm3 lorsque, d'une part les consommateurs doivent être alimentés directement par le réseau à longue distance et que, d'autre part, il s'agit d'emmagasiner un volume résiduel de gaz.
L'emmagasinage dans les réservoirs à basse pression, tel qu'il se pratique couramment, est toutefois entrêmement coûteux en raison des dimensions importantes des réservoirs à gaz requis ; lorsqu'il s'agit d'un réglage à la main, il est impossible d'éviter des fluctuations et des déviations par rapport à la valeur nominale, étant donné que ce réglage dépend de l'attention du personnel préposé.
Pour éliminer les inconvénients décrits plus haut, la présente invention suggère un procédé pour la conduite d'installations de distribu-
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tion de gaz, dans lequel un volume de gaz constant, réglable à volonté et indépendant des variations du poids spécifique qui accompagne les va- riations de pression, est soutiré automatiquement de la conduite d'alimen- tation et est distribué de telle façon que la consommation soit d'abord couverte et que seul le gaz non consommé soit emmagasiné, cela d'une ma- nière générale en faisant appel à des réservoirs à haute pression et à des compresseurs à commande automatique.
La fig. 1 montre schématiquement un dispositif pour le soutira- ge, à partir d'une conduite d'alimentation, d'un volume de gaz constant, réglable à volonté, indépendamment des variations de poids spécifique qui accompagnent les variations de pression.
La fig. 2 représente schématiquement une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. La fig. 3 représente, à titre d'exemple, l'évolution d'une période de distribution de gaz de 24 heures.
La fig. 4 montre le fonctionnement des deux compresseurs de gran- de capacité et d'un compresseur de faible capacité, pour une pression d'a- mont variable.
Dans le dispositif représenté dans la fig. l, 1 désigne un mano- mètre différentiel à impulsions, qui agit sur une membrane, non repré- sentée, prévue dans le régulateur volumétrique 2. A l'état de repos, un ressort 4, à tension réglable, compense la pression différentielle agis- sant sur la membrane et empêche le déplacement de l'organe de réglage 3 disposé dans la conduite de distribution 38 et relié convenablement au régulateur volumétrique 2. Aussi longtemps que la pression du gaz de la conduite à longue distance, et donc aussi la pression différentielle en 1, sont constantes, une valeur nominale déterminée est affectée à une tension déterminée du ressort en 4.
Dans ce cas, une élévation de la pression du gaz dans la condui- te à longue distance par exemple aurait pour effet - si la pression dif- férentielle restait constante - une élévation du volume de gaz fourni à la consommation. Pour éviter cet inconvénient, on prévoit le régulateur- correcteur de pression 5 qui est soumis à l'influence de la pression qui règne dans la conduite à gaz à longue distance 37 au point de prise d'im- pulsions J5 et qui agit sur le régulateur volumétrique 2 par l'entremise de la courbe hyperbolique de l'organe d'ajustement 6.
Lorsque la pression dans la conduite de gaz à longue distance augmente par /'exemple, l'organe d'ajustement 6 intervient de façon à troubler l'équilibre entre la tension du ressort 4 et la pression différentielle agissant sur la membrane et l'organe de réglage 3 étrangle le passage jusqu'à rétablissement de la valeur nominale voulue.
Lorsque la pression d'amont diminue, l'organe de réglage 3 s'ou- vre dans la mesure nécessaire pour maintenir la valeur nominale.
Comme montré dans la fig. 2, le volume de gaz soutiré de la con- duite à longue distance 37 parvient directement dans la conduite de dis- tribution 38. Dans ce cas, le gaz traverse un émetteur différentiel d'im- pulsions de pression 11 qui influence le régulateur de protection 9 et en- suite l'organe de réglage 17 commandé par le régulateur de pression 18 et destiné à maintenir constante la pression dans la conduite de distri- bution, et, finalement, l'organe de réglage 7 qui, sous l'influence du régulateur de proportion 9, limite le volume de gaz consommé. Le réser- voir à basse pression 31 est en communication ouverte avec la conduite de distribution 38.
Après le remplissage du réservoir à basse pression 31, la partie du volume indiqué qui excède le volume passe par le manomètre différentiel à impulsions 12 qui influence le régulateur de proportion 10
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destiné à régler l'emmagasinage du volume de gaz excédentaire, ainsi que par l'organe de réglage 8 qui commande le régulateur 10, puis à travers la conduite d'emmagasinage 39,pour parvenir dans les compresseurs 27, 28, ou bien, ledit volume excédentaire de gaz parvient à travers les soupa- pes de retenue 35, 36 dans le réservoir à haute pression 32, en contournant ces compresseurs par les soupapes de dérivation 20, 21. En amont du réser- voir 32, on prévoit un organe de réglage 33 dans la conduite 40 allant à la conduite de distribution 38, cet organe étant commandé par le régula- téur de pression 34.
L'émetteur d'impulsions J34 est affecté au régula- teur de pression 340
Selon la fig. 2, le régulateur volumétrique 2, qui maintient la valeur indiquée de la manière décrite plus haut, n'agit pas directement sur un organe de réglage intercalé dans la conduite de distribution, mais influence à l'aide de deux organes d'ajustement 15, 16, par l'intermédiai- re de deux poussoirs mobiles 13 et 14 soumis à une action élastique régla- ble, les organes de réglage 9 et 10 qui limitent le volume de gaz à con- sommer et le volume de gaz à emmagasiner.
Les régulateurs de proportion 9 et 10 sont munis de membranes non représentées, soumises d'une part à l'action des impulsions de pres- sion émises par les manomètres différentiels à impulsions 11 et 12 et, d'autre part, à l'action de la pression élastique réglable, exercée par les poussoirs correspondants 13, 140
A l'état de repos, ces forces sont en équilibre, et les organes de réglage 7 et 8, commandés par les régulateurs de proportion 9 et 10 au moyen d'organes de transmission appropriés, ne modifient pas leur po- sition. L'équilibre peut être troublé par une modification de la pres- sion dana --la conduite -à longue distance , par une modification de la consommation de gaz ou par une modification volontaire de la tension des ressorts dans les régulateurs 2, 9 ou 10.
Les actions de réglage qui ont lieu en l'occurence s'effectuent de la manière suivante
On supposera le cas extrême où la totalité du volume indiqué passe dans la conduite de distribution. Le poussoir 13 de l'organe de ré- glage 9, qui limite le volume de gaz à consommer, prend alors appui sur la partie mnntante de la rampe de l'organe d'ajustement 15, tandis que le poussoir 14 de l'organe de réglage 10, qui limite le volume de gaz à em- magasiner, repose sur la partie non profilée de l'organe d'ajustement cor- respondant 16. Dans ce cas, le ressort du poussoir 14 est détendu.
Etant donné qu'aucune circulation n'a lieu dans la conduite d'emmagasinage 39, la pression différentielle en 12 est égale à zero, la membrane du régula- teur 10 n'est pas soumise à la pression et il existe un équilibre, vu que le ressort 14 est également détendu. Par conséquent, l'organe de réglage 8, intercalé dans la conduite d'emmagasinage, est fermé.
Lorsque la consommation directe descend au-dessous de la valeur nominale, la pression différentielle diminue dans les appareils 1 et 11.
Ceci a pour effet de troubler l'état d'équilibre dans le régulateur 2, ainsi que dans le régulateur 9. En s'adaptant à la situation d'équilibre ainsi modifiée, le régulateur 9 agit sur l'organe de réglage 7 dans le sens de l'ouverture, tandis que le régulateur 2 déplace vers la droite les organes d'ajustement 15 et 16, de sorte que la tension du ressort affecté au poussoir 13 augmente et que le régulateur 9 agit à nouveau dans le sens de l'ouverture sur l'organe de réglage 7.
Toutefois, comme la consommation de gaz ne se modifie pas, ce jeu de déplacement d'équilibre dans les ré- gulateurs 2 et 9 se poursuit jusqu'à ce que le poussoir 13 du régulateur de proportion 9, qui est affecté à la consommation de gaz, soit amené dans
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sa position extrême par l'organe d'ajustement 15 et soit maintenu dans cette position sur la partie non profilée de la rampe de cet organe d'ajus- tement. Dans cette position estrême du poussoir 13, la tension du ressort est si élevée, que l'organe de réglage 7 est constamment maintenu à. l'é- tat complètement ouvert.
A l'instant où le poussoir 13 dépasse le coude de la rampe de l'organe d'ajustement 15, le poussoir 14, affecté au régulateur de pro- portion 10 qui règle l'emmagasinage du volume de gaz excédentaire, s'en- gage sur la partie montante de la rampe de l'organe d'ajustement 16. Par suite de l'élévation de la tension du ressort en 14, qui en résulte, le régulateur 10 agit dans le sens de l'ouverture sur l'organe de réglage 8 intercalé dans la conduite d'emmagasinage 39, de sorte que le volume de gaz excédentaire peut affluer dans le réservoir 32, initialement vide, par les soupapes de dérivation 20 et 21, et les soupapes de retenue 35 et 36. L'organe de réglage 33 est alors maintenu fermé par le régulateur 34 en fonction de la pression régnant au point de prise d'impulsions J34.
Le régulateur 2, ainsi que le régulateur 10 -qui en vertu de la technique du réglage, se substitue au régulateur 9- sont désormais à nouveau en équilibre, conformément à la valeur nominale ajustée.
Le régulateur de pression 18, qui commande l'organe de réglage 17, et dont le rôle consiste à maintenir constante la pression dans la conduite de consommation 38, agit dans le sens de la fermeture sur l'or- gane de réglage 17, lorsque la consommation de gaz diminue.
Lorsque l'organe de réglage 17 occupe une position pouvant être déterminée à volonté et qui correspond à une consommation de gaz infé- rieure à la valeur nominale, les contacts 19 et donc le circuit de comman- de pour les moteurs des compresseurs se ferment. Le démarrage des compres- seurs s'effectue à l'aide d'appareils de commutation électriques courants.
Dans la disposition montrée dans la fig. 2, les compresseurs sont démar- rés à vide. Les soupapes de dérivation 20 et 21 sont d'abord ouvertes et ne se ferment, sous l'action de relais temporisés et d'appareils de levée, que lorsque le plein régime est atteint. Les soupapes de retenue 35,36 empêchent le reflux de gaz du réservoir. Lorsque la pression maximum ad- missible pour le réservoir à haute pression est atteinte, le circuit du relais de commande pour les compresseurs est interrompu.
Le déclenchement des compresseurs a également lieu lorsque la consommation de gaz augmente à nouveau et que le régulateur de pression 18 commence à ouvrir le régulateur de la pression de gaz 17 sous l'effet de la chute de pression dans la conduite de distribution au niveau de l'émetteur d'impulsions J18. Lorsque la consommation continue à s'élever et dépasse le volume nominal, le gaz emmagasiné dans le réservoir de bas- se pression 31 afflue d'abord dans le réseau de distribution. Lorsque, ceci s'étant produit, la consommation de gaz est encore toujours supé- rieure au volume indiqué, la chute de pression dans la conduite de dis- tribution 38 a pour effet l'ouverture de l'organe de réglage 33 par le régulateur 34, de sorte que le contenu du réservoir à haute pression 32 peut affluer vers la conduite de distribution 33.
La fig. 3 montre à titre d'exemple l'évolution d'une période de distribution de gaz de 24 heures. On a porté en abscisse les heures de la journée et, en ordonnée, la consommation horaire de gaz. La ligne horizontale 23 indique la valeur nominale; la courbe 22 indique la con- sommation tôtale de gaz dans le réseau de distribution, tandis que le seg- ment de courbe 24 désigne le gaz soutiré de la conduite à longue distance 37. La surface hachurée de gauche à droite 25, située au-dessus de la
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ligne de valeur nominale, représente la consommation de pointe. Le volume de gaz qui y correspond est fourni à la conduite de distribution 38 à tra- vers la conduite à gaz 40, à l'aide d'un régulateur de pression 34 et d'un organe de réglage 33, à partir du réservoir 32 (voir fige 2).
L'aire 26, hachurée de droite à gauche, qui se situe au-dessous de la ligne de va- leur nominale, représente le volume de gaz provenant de la conduite à lon- gue distance et introduit dans le réservoir 32 sans l'intervention des compresseurs. L'aire 27, 28, 29, à hachures croisées, voisine de l'aire
26, correspond au remplissage du réservoir 32 à l'aide de trois compres- seurs par exemple. Au point 41, l'interrupteur 19 ferme le circuit de com- mande des moteurs d'entraînement et met ainsi les compresseurs en marche.
Le même interrupteur détermine l'arrêt de ces moteurs au point 420
Comme il s'agit de respecter le volume nominal dans toute la mesure possible, le débit des compresseurs est déterminé par le volume de gaz résiduel disponible. Or, la même quantité résiduelle de gaz occu- pe, lorsque la pression d'amont est réduite, un volume plus grand que lorsque cette pression est élevée, Par conséquent, et afin d'éviter une détente inutile et consommatrice d'énergie du volume de gaz résiduel, on ne met en marche que le nombre de compresseurs dont le volume d'aspiration réuni correspond à la quantité de gaz résiduelle;
c'est-à-dire, lorsque la pression d'amont est réduite, tous les compresseurs sont mis en marche tandis que lorsque cette tension est élevée, le nombre de compresseurs mis en marche est diminué en conformité avec la quantité réduite de gaz résiduelle.
Lorsqu'on dispose de compresseurs de différentes capacités, et afin d'adapter le volume d'aspiration à la quantité de gaz résiduelle, il est avantageux d'arrêter les compresseurs faible capacité lorsque la pres- sion d'amont présente une valeur moyenne et de les remettre en marche aux pressions d'amont élevées, tout en arrêtant dans ce dernier cas les com- presseurs de grande capacité,comme montré dans la fige 4. Les deux com- presseurs de grande capacité 27 et 28, ainsi que le compresseur de faible capacité 29, sont simultanément en marche lorsque la pression d'amont est peu élevée. A mesure que la pression d'amont s'élève, on arrête d'a- bord le petit compresseur 29 et ensuite le grand compresseur 28.
Lorsque la pression d'amont devient importante, le petit compresseur 29 est remis en service, cependant que le grand compresseur 27 s'arrête.
Finalement, le débit des compresseurs peut être adapté à la quantité de gaz résiduelle disponible en appliquant des procédés de régla- ge connus de marche à vide ou sous charge partielle , de sorte que la pres- sion d'aspiration du compresseur est toujours seulement légèrement infé- rieure à la pression dans la conduite d'alimentation.
L'adaptation du débit à la quantité de gaz résiduelle, de la ma- nière décrite ci-dessus, peut s'effectuer soit à l'aide de manomètres à contact ajustés sur différentes pressions et raccordés à la conduite à gaz à longue distance en amont du point de branchement de la conduite d'em- magasinage, soit, et notamment dans le procédé de réglage à charge par- tielle ou à marche à vide, par la position de l'organe de réglage 8.
Comme il a été indiqué plus haut, l'organe de réglage 8 étrangle le courant de gaz, à l'aide de l'émetteur d'impulsions de pression diffé- rentielle 12 et du régulateur 10, jusqu'à la valeur correspondant à la quantité de gaz résiduelle disponible, de sorte que la position de l'orga- ne de réglage 8 se modifie en fonction des quantités de gaz résiduelles.
Ces mouvements des organes de réglage 8 peuvent être utilisés en vue d'in- fluencer le débit des compresseurs à l'aide d'organes de transmission ap- propriés.
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Afin d'éviter que le gaz ne s'échappe du réservoir à basse pres- sion 31 après le remplissage de celui-ci, on munit ce réservoir d'un or- gane de commande 30 qui fait en sorte que, lorsque ce réservoir est rem- pli, la pression de gaz dans la conduite de distribution exerce une ac- tion complémentaire sur le régulateur de la pression de gaz 18. Sous l'ef- fet de cette impulsion, le régulateur 18 agit sur l'organe de réglage 17 dans le sens de la fermeture, de sorte que la quantité de gaz qui tra- verse ce dernier est réduite jusqu'à une valeur correspondant à la deman- de dans le réseau de distribution et que la pression dans la conduite de distribution 38 est réduite à celle admissible pour le réservoir à basse pression.
Le procédé entièrement automatique, décrit ci-dessus, permet de soutirer d'une conduite d'alimentation une conduite à gaz à longue dis- tance par exemple, un volume de gaz (Nm3 h) réglable et constant, même lorsque la pression dans le réseau à longue distance est soumise à de for- tes fluctuations, et de fournir ce gaz au réseau de distribution avec une pression constante ainsi que d'emmagasiner la partie de la quantité no- minale qui dépasse la consommation et de fournir cette même partie au ré- seau de distribution à des moments où la consommation dépasse cette va- leur nominale.La combinaison d'un emmagasinage à basse pression et à hau- te pression permet de tirer parti des avantages de l'emmagasinage à bas- se pression, à savoir, l'absence de compresseurs, ainsi que des avantages de l'emmagasinage à haute pression, soit,
entreposage de grandes quanti- tés de gaz dans des réservoirs de dimensions relativement réduites. En adaptant la capacité d'aspiration volumétrique des compresseurs à la quan- tité de gaz excédentaire appelée à être emmagasinée et en assurant de ce fait l'égalité entre la pression côté aspiration et la pression dans la conduite à longue distance, on évite des pertes dues à l'étranglement et l'on économise des frais d'exploitation considérables.
Dans les installations d'emmagasinage à basse pression existan- tes, on peut également réaliser, en les équipant de compresseurs et d'un système d'emmagasinage à haute pression, et conformément au procédé se- lon l'invention, une uniformisation du soutirage du réseau à longue dis- tance, laquelle influence favorablement la production de gaz ce dont le consommateur bénéficie en fin de compte.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour la limitation, la distribution et l'emmagasinage automatiques de volumes de gaz, caractérisé en ce qu'une quantité de gaz réglable à volonté, mais qui demeure constante en dépit des variations de poids spécifique qui accompagnent les variations de pression, est sou- tirée de la conduite d'alimentation et est distribuée de telle façon que la demande de la consommation est couverte en premier lieu et que seul le gaz non consommé est emmagasiné, cet emmagasinage se faisant en règle générale au moyen de compresseurs à commande automatique.