CA1310866C - Installation de production d'energie a moteur a combustion interne et turbine - Google Patents

Abstract

Installation de Production d'énergie à moteur à combustion interne et turbine L'installation comprend une unité de compression et une unité de puissance. L'unité de compression (8) comprend au moins un moteur à cycle Diesel (160) suralimenté par une turbosoufflante composée d'une turbine de détente (152) alimentée par les gaz d'échappement du moteur (160) et d'un compresseur rotatif (153) aspirant à l'atmosphère à travers un filtre (36), lequel compresseur suralimente sous forme d'un flux primaire les cylindres Diesel par l'intermédiaire d'un réfrigérant (159). Le moteur Diesel entraîne deux compresseurs (158, 159) alimentés en air atmosphérique à travers le filtre et dont l'un fournit un flux secondaire (170) à l'unité de puissance (9). Cette dernière comporte une chambre de combustion alimentée, avantageusement à travers un échangeur de chaleur, par une partie (q4) au moins du flux d'air secondaire issu de l'unité de compression, la chambre de combustion alimentant elle-même une turbine alimentée par la chambre et fournissant sur son arbre la totalité de la puissance de sortie. (Fig. 1)

Description

131~6~

ns~allatiQn de Production d'~neraie ~ moteur combustion interne et tux~

L'invention concerne les inst~llations de production d'énergie comportant un moteur à co~bustion interne utilisant le cycle Diesel, généralement deux temps, et une turbine ~ gaz, et notamment les instal-lations fournissant une puissance mécanique de sortie comprise entre quelques MW et quelques dizaines de MW.
A l'heure actuelle, on utilise déjà de~ instal-lations de ce type, dans lesquelles la turbine ~ gaz appartient à un turbocompresseur de suralimentation du moteur Diesel, ce dernier fournissant la puissance de sortie. On a également déj~ proposé~ des installations dont le moteur Diesel est du type à bielle-manivelle ou ~ pistons libres, associé ~ des compresseurs, alterna-tifs ou rotatifs, dans lesquelles une chambre de combustion reçoit un mélange de gaz d'échappement du Diesel et d'air provenant des compresseurs pour alimen-ter une turbine de puissance qui fournit tout ou partiede la puissance de ortie.
~ 'invention vise ~ fournir une~installation du type ci-dessus répondant mieux ~ue celles ant~rieurement connues aux exigences de la pratique, notamment en C8 qu'elle permet tout ~ la fois d'obtenir un rendement - élevé, un coût par unité de puissance r~duit et un~
grande modularit~ dans la gamme des puissances.
Dans ce but, l'invention propose une installa : tion de production d'énergie co~prenant :
- une unit~ de compre~sion ~onstituée d'au moins un moteur Diesel suraliment~ par un turbocompresseur qui lui fournit un flux d'air primaire, l'exc~s d'~nergie éventuellement disponible sur l'axbre du turbocompres-. seur ~tant utilis~ pour augmenter l'~nergie produite sur 35 l'arbre du moteur Diesel lequel entra~ne des compres-seurs alternatifs et/ou rotatifs fournissant un flux . . .

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~31~66 d'air secondaire, ladite unité de compression pouvant cependant avantageusement ~tre formée dan~ une variante privilégiée par au moins un module à pistons libres comportant deux équipages mobiles constitués de deux pistons moteurs opposés liés chacun ~ un piston compresseur, chaque piston compresseur délimitant deux compartiments de compression dans un cylindre compxes-seur, les pistons moteurs délimitant une chambre de moteur Diesel deux temps, laque~le reçoit l'air dit flux : 10 primaire fourni par un compartiment de compression primaire au moins, et ~ont les gaz d'~chappement àli-~entent la turbine de détente d'un turbocompresseur comportant avantageusement un corps de compresseur rotatif primaire suralimentant le ~ou les) comparti-ment(s) de compression dit(s) primaire(~) et au ~oins un corps de compression rotatif se~ondaire suralimentant celui (ou ceux~ des compartiments de somprassion dit(s) "secondaire(s)~ qui ne suralimente(n~) pas la chambre de moteur Diesel deux temps;
- et une unité de puissance comportant une turbine à gaz qui fournit sur son arbre la totalité de la pui~sance de sortie, alimentée elle-même par une chambre de combustion qui reSoit tout ou la majeure par-tie de l'air provenant des compartiments compresseurs ~econdaires ou flux secondaire.
Le module - ou chaqua module - de l'installation doit etre muni d'un système de régulation assuxant :
- la commande de l'amplitude de la course de l'équipage mobile vers l'ext~rieuxl c'e~t-à-dire du point mort extérieur ou PME ;
~ - la commande de l'amplitude vexs l'intërieur, ; ~'est-~-dire du point mort intérieur ou PMI;
- la com~ande en fonction de la puissance appelée.
3S La régulation respectera la hiérarchie ci-dessus ; lorsque l'installation co~porte plusieurs ' .

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~31~66 modules, le système devra de plus maintenir la phase de tous les modules sau~ un (modules esclaves) par rapport à un autre module pris comme réf~rence.
Grâce à cette disposition, on arrive tout à la fois à une grande souplesse de réalisation due à la constitution modulaire, à un rendement élevé de l'unité
de compression, dû notamment à la liaison mécanique directe entre pistons moteurs et pistons compresseurs, et à un co~t spécifique par XW réduit, dû notamment à la suppression de l'embiellage d'un moteur Diesel classique et du compresseur entraîné par la turbine (et qui oblige à multiplier par 2,5 la puissance de cette dernière) dans le cas d'une installation classique ~ turbine à
gaz. En résumé, l'invention permet d'associer le prix spécifique par kW faible de la turbine à ~a~ au rendement thermique élevé du ~iesel, en éliminant dans une large mesure les inconvénients que présentent les : deux approches isolément.
Il faut encore remarquer que l'absence de chambre de combustion recevant les gaz d'échappement du moteur Diesel permet de découpler complètement la pression de suralimentation du moteur Diesel de la pression d'entrée de la turbine, donc de choisir des valeurs optimales pour l'une et l'autre et de maintenir un bon rendement ~ charge partielle.
~ Dans un mode avantageux de réalisation, l'~qui-I paqe mobile délimite également une cavité de volume variable dans laquelle règne une contre-pression d'air s'opposant ~ la course de détente des pistons moteurs et le système de régulation est prévu pour règler la contre-pression en fonction de la puissance appelée.
: La régulation du PME pourra être assuree par commande de la quantité de combustible injecté et celle du PMI par commande d'un débit de dérivation d'air du :35 cycle primaire parcourant le moteur Diesel vers le cycle ; secondaire parcourant l'unité de puissance.
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~3~8~6 Les ~quipages mobiles du module (ou de chaque module) à pistons libres sont liés de la façon habi-tuelle par un système de synchronisation afin que leurs mouvements restent égaux mais de sens opposé lors du cycle Diesel, mais ce système de synchronisation pourra avantageusement prendre la forme d'une liaison hydrau-lique décrite plus loin.
L'invention sera mieux comprise à la lecture d~
la description qui suit d'un mode de réalisation avan-; 10 tageux du dispositi~ selon l'invention. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels seule la Figure t se rapporte à un mode de réal.isation ;dans lequel l'unit~ de compression est basée ur un moteur Diesel ~ bielle-manivelle, toutes les autres figures se rapportant au cas ob l'unité de compression est basée sur un module Diesel à pistons libres, ~tant entendu que l'utilisation du flux secondaire dans l'unité de puissance est la même dans les deux cas.
Dans ces conditions :
- la Figure 1 est le sch~ma de l'unit~ de ~: compression d'une installation ~ double flux comprenant . un moteur Diesel à bielle-manivelle fortement surali--. menté, constituant un premier mode d~ ~ali~ation de l'invention ;
- la Figure 2 est un schéma de circulation des gaz dans une installation réalisée ~ partir d'un module Diesel à pistons libres suivant un mode de r~alisation de l'invention ;
- la Figure 3 est une vue en coupe si~plifi~e -30 montrant un circuit de refroidissement des pi~ton~ .:
:moteurs utili~able dans l'installation de la Figure 2 ;
- la Figure 4 est une vue schématique d'un sy~t~me hydraulique avantageux permettant de ~ynchro-niser les mouvements de~ deux équi~ages ~obiles d'un ;35 module ~ pistons libres, utilisable dans l'installation de la Figure 2 ; :~:

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s - la Figure 5 est un schéma ~ynoptique d'un système de r~gulation de PME utilisable dans l'instal-lation de la Figure 2 ;
- la Figure 6 est un diagramme montrant le mode de commande du "cranN de cr~maillère utilisé dans le système de la Figure 5 ;
- la Figure 7 est un schéma synoptique de la régulation en fonction de la charge, et en fonction de la phase, dans le cas d'une installation à plusieurs modules.
Le schéma de la Figure 1 montre une installation à double flux qui comporte une unité de compression 8 et une unit~ de puissance 9. L'unité de compression est composée d'un moteur Diesel ~ bielle-manivelle 160 suraliment~ par un turbocompre~seur 11 compos~ d'une turbine de détente lS~ et dlun compresseur rotatif 153.
La turbine i52, à un ou plusieurs étages, est aliment~e par les gaz d'échappement du moteur Diesel et entra~ne le compresseur rotatif 153 aspirant de l'air atmosphé-xique à travers un filtre 36 et suralimentant lescylindre~ du moteur Diesel à travers un ~changeur de chaleur r~frigérant 154. Les arbres 156 et 155 du moteur Diesel 160 et du turbocompresseur entrainent, ~ travers un multiplicateur ~ engrenages 157, deux corps de compresseurs rotatifs 158 et 159. Le premier corps 158 aspire de l'air atmosphéri~ue et alimente, à travers un réfrigérant 161, le second corps 159. Ce dernier fournit :~ à l'unité de puissance 9 un flux d'air comprimé 170.
L'unit~ de puissance 9 peut être analosue celle repr~sentée en Figure 2, ~ui sera d~crite ~lus loin, et comprend une turbine ~ gaz de puis~ance .
entraSnant la charge (alternateur par exe~ple).
L'installation montr~e en Figure 2 constitue une :~ version particulierement avantageuse de l'invention.
. 35 Elle peut être regardée comme constitu~e d'une unit~ de compression 8 et d'une unit~ de puissance 9. .
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~3~ 0866 L'unité de compression comporte un module ou plusieurs modules 10 du type ~ pistons libres. Chaque module a un moteur à deux pistons opposés 12a et 12b délimitant une chambre Diesel deux temps 19 et deux cylindres compresseurs 16~ et 16b à double effet. Chaque cylindre compresseur est partagé par un piston com-presseur respectif 18a ou 18b en un compartiment externe 20a ou 20b et un compartiment interne 22a ou 22b.
Unci~cuit thermodynamique prim~ire, appartenant tout entier ~ l'unité de compression 8, comprend, à
partix des lumières d'échappement 27 de la chambre de combustion 14 du moteur Diesel, au moins une condui~,e 26 d'amenée des gaz d'~chappement ~ la turbine de détente d'un turbocompresseur 11 de suralimentation, travers un volume de tranquillisation aérodynamique 27.
~e compresseur rotatif 32 att~lé à la turbine 30 est alimenté en air atmosphérique à travers un filtre 36. Il appartient à un circuit de suralimentation secondaire propre à celui ou ceux des compartiments compresseuxs qui alimentent l'unité de puissance, auxquels il d~livre le débit secondaire q2. Dans le cas montr~ en Figure 2, . ce sont les deux compartiments externes 20~ et 20b des cylindres compresseurs 16~ et 16b, auxquels le com-presseur rotatif 32 est reli~ par l'interm~diaire d'un ~ 25 refroidis~eur 34.
: - Un second compresseur rotatif 33 attelé~ ~ la turbine 30 e3t, lui aussi, alimenté en air atmosphérique à travers le filtre 36. Il appartient à un circuit de suralimentation primaire propre ~ celui (ou ceux) des co~partiments co~presseurs qui alimentent la chambra - moteur Diesel 14, au(x)quel(s) il délivre le débit , primaire q1. ~ans le cas montré en Fi~ure 1, ce sont les '- deux comp~rtiments internes 22~ et 22b des cylindres compresseurs 16~ et 16~, auxquels le compresseur rotatif . 35 33 est relié par l'intermédiaire d'un refroidisseur 35.
A pleine charge, le d~bit secondaire q2 est tr~s .
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~3108~6 supérieur au débit primaire q1, par exemple q2 = 3 q1.
La disposition des lumi~res d'admission et de balayage 40 et 41 du moteur Diesel 14 est avantageuse-ment celle qui a été décrite dans la demande de brevet FR 85 13480 du demandeur : une rangée de lumières 41 ouvertes en premier lors du mouvement du piston 12~ vers l'ext~rieur est inclinée sur l'axe du moteur de façon à
créer un mouvement de rotation de l'air, dit "swirl".
Elle est alimentée par celui des compartiments de compression internes 22b qui est le plus éloigné des lumières d'admission, ~ travers au moins un refroi-disgeur 37k avantageusement placé en totalité ou en partie dans l'espace mort du compartiment 22k, avant les clapets de refoulement 19b de ce compartiment de com-pression 2~b. Entre le compartiment 22b et la rang~e delumières 41 l'air comprimé pass0 par au moins une pipe d'admission 39 dont la longueur est adaptée de manière à
créer un retard à l'ad~ission.
La rang~e de lumières 40 ouvertes en dernier lors du mouvement du piston 12~ vers l'extérieur est alimentée par le compartiment de compression interne 22a le plus proche des lumières d'admission, ~ travers au moins un refroidisseur 37~, avantageusement plac~ en : totalité ou en partie dans l'espace mort du compartiment ~5 22~, avant les clapets de refoulement 19~ de ce compar-timent de compression 22~ en passant par au moins une capacité d'adm.ission 38.
Les deux équipages mobiles 15a et 15~, constitués chacun d'u~ piston moteur et d'un piston compresseur, présentent chacun un prolongement 13~ ou 13b qui d~limite dans le bâti du module un volume variable 23a ou 23~, dit de contre-pression. Ces volumes variables sont avantageusement identiques et ont avan-tageusement un diam~tre du mame ordre que celui de la chamb~e 14. La pression qui y règne, et gui est xéglable par un circuit non representé, opp~sé à le course de `~' .

~3~08~6 détente du piston moteur une force qui augmente avec la pression. Elle est avantageusement comprise entre 20 et 50 bars pour des installations courantes.
Comme on le verra plus loin, la pression d'air dans les volumes 23a et 23k est utilisable comme para-mètre de règlage du PME (point mort externe) et/ou du dépAasage entre les modules dans le cas d'une installa-tion ~ plusieurs modules ; cependant, comme on le verra plus loin, le déphasage peut Ptre ajusté par action sur l'avance à l'injection.
L'air sous pression dans les volumes 23~ et 23b constitue de plus un matelas permettant de transférer aux pistons moteurs, au cours de la compression, une i partie de l'énergie accumulée au cours de la détente.
Enfin, cet air sous pression peut être utilisé pour refroidir les pistons moteurs.
L'unité de puissance 9 comporte un ~changeur de chaleur 44, une chambre de combustion 42, et une turbine à gaz de puissance 46, parcourus dans cet ordre par l'air secondaire provenant des compartiments des compartiments compresseurs 20a et 20b.
Dans l'échangeur 44, une fraction ~4 du débit d'air q2 provenant de l'unité de compression est chauffée par un débit q5 de gaz détendus dans la turbine 46. Une autre fraction, q3, de l'aîr secondaire peut être avantageusement utilisée pour refroidir, s'il y a lieu, les premiers étages de la turbine 46.
La chambre de combustion 42 est alimentée en combustible du type normalement utilisé dans les 3~ turbines ~ gaz industrielles tdistillats lourds, gazole, gaz naturel, gaz issu de la gazéification du charbon, etc.). Enfin, l'arbre 49 de la turbine 46 est attelé à
une machine tournante de génération d'~nergie utile électrique ou mécanique 48, telle qu'un alternateur, un compresseur ou une pomps.
On ne décrira pas ici la constitution générale :, . .
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~3~fi~

des différentes machines qui sont incorporées dans l'installation, car elle A ~té décrite dans des brevets antérieurs du demandeur, mais seulement la disposition qui permet de refroidir les pistons moteurs et les moyens de régulation, ainsi que celle qui permet de synchroniser le mouvement des deux équipages mobiles 15a et 15b.
A titre d'exemple, on peut cependant indiquer gue les pressions, températures et débits peuvent être les suivants pour une installation ~ un seul module de quelques MW : -- Unité de pui~sance :

- 15 Débit masse q2 : environ 6,5 kg /s Températures d'entr~e dans l'~changeur 44 : 575'C pour le gaz de combustion détendu dans la turbine de puis-sance 46 et 175-C pour l'air à 10 bars à l'entrée de la chambre de combustion 42.
, - Unité de comPression :

Alèsage moteur du module à pistons libres : 250 mm Alèsage compresseur du module à pistons libres : 625 mm Suralimentation du moteur Diesel 14 : 7 bars Debit masse q1 : environ 2 kg/s Fr~quence des battements : environ 10 Hz Air à l'entrée de la turbine 30 du turbocompresseur : 6 bars à 600-C
Taux de compression du compresseur 32 : 3,5/1 Taux de compression du compresseur 33 : 1,8/1 Rendement sur l'axbr~ de la turbi~e 46 : 47 ~ 50% à
pleine charge.
Le refroidissement des pistons moteurs 12 est avantageusement assur~ par trans~ert thermique avec ~ ' .

131~66 l'air provenant des volumes de contre-pression 23 qui communiquent avec des volumes internes aux pistons. Pour atteindre ce résultat, on peut donner à la tête des pistons moteurs la constitution montrée en Figure 3, qui tient compte du fait que la chambre moteur Diesel deux temps est, dans ce genre d'installation, alimentée en combustible du type normalement utilisé dans les tur-bines à gaz industrielles, au meme titre que la chambre de combustion 42 de l'unité de puissance 9 ; du fait de cet emploi, on peut laisser s'élever la température de la paroi du piston qui est directement en contact avec la chambre de combustion Diesel 14 jusqu'~ des valeurs relativement élevées.
La tête de piston 51 est surmontée d'un bouclier thermique 52 en acier inoxydable dont la peau 50 peut atteindre des températures de 700-C~ Le bouclier thermique présente un appendice cylindrique 67 ajusté
dans la tête de piston et mis en tension par un tube 58 fixé par un écrou 64 sur des entretoises 62 intérieures au piston.
La tête de piston est percée d'une série de - canaux d'amenée d'air de refroidissement 55a et de canaux d'évacuation d'air 56. Une rigole 59 ménagée par une bague vissée ou soudée 57 met en communication les canaux 55a et 56. L'air de refroidissement arrive par le volume annulaire 23 (volume 23a ou 23b ~ur la Figure 2) dans la tête de piston, passe par les canaux 55a, la rigole 59 et les canaux 56, puis s'échappe par un volume annulaire 69 et, à travers une série de fentes ou de trous, l'intérieur 55 du tube 58. Des canaux de purge 53 : font communiquer la rigole 59 avec l'aval de l'écoule-ment.
Le bouclier 52 et la tête de piston 51 sont :` séparés, sur une partie de leur surface de contact, par une fente 54, de quelques centièmes de ~illimètre à
chaud. Cette fente assure une résistance thermique :
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~3~8~

. 1 supplémentaire entre le bouclier et la tête de piston du fait de l'air qui y circule lors du mouvement du piston.
On obtient ainsi un excellement refroidissement de la tête de piston dans la zone des gorges de segment 100.
Un contact parfait reste cependant assuré dans la zone centrale 6~ pour la transmission des efforts de pression et d'inertie.
La circulation de l'air de refroidissement provenant du volume de contrepression 23 à travers les canaux 55~ et 56 est assur~e par le mouvement même du pi~ton gr~ce à un jeu de clapets 60 et 61 situés de part et d'autre d'un échangeur réfrigérant à cixculation d'eau 65. L'ensemble clapets-réfrig~rantpeut être fixé
au b~ti 59 et alimenté par un tube fixe 66 coulissant - 15 l'intérieur du tube 58.
Pour synchroniser l~s deux équipages mobiles et ; permettre leur virage ~ l'arr~t, les intallation habi-tuellement à pistons libres comportent des moyens mécaniques (crémaillères et roue dentée, ciseaux de Nuremberg, vis sans fin, etc.). ~ans l'i.nstallation montr~e en Figure 4, ces moyens sont remplac~s par au moins un système hydraulique.
Les pistons compresseurs 18a et 18~ des équi-pages mobile3 15~ et 1Sb montrés en Figure 4 portent des pistons plongeurs respectifs ~ sections diff~rentielles, - 17~ et 17k, plongeant dans deux chambres hydrauliques étanches 19~ et 19b, réaliment~es en marche pour compenser les fuites ~ventuelles ~ partix d'un circuit de r~gulation piloté par des capteurs de couxse 91a et 30 91k -En cas de dissymétrie d'efforts sur les équi-pages mobiles 15~ et 15k, ce ~ystème cr~e dans les chambres 19~ et 19b une pression d'huile hydraulique différentielle qui tend à x~tablir la synchronisation - 35 des mouve~ents des ~quipages mobiles.
A l'arr~t/ on peut "virer" les équipages mobiles ., . :

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131~86~

vers l'extérieur par admission d'une pression d'huile de virage 24 dans la chambre hydraulique étanche centrale 21, vidangée avant le démarrage. on peut "virer" vers l'intérieur par établissement d'une pression d'air dans les cavités 23a et 23~. Une boucle (non représent~e) est alors prévue pour régler les pressions d'huile de virage et d'air de vlrage de manière à assurer en souplesse le - virage dans les deux sens.
Le système de régulation d'une installation du type qui vient d'être décrit, doit, dans l'ordre hiérar-chique des fonctions :
1) commander l'amplitude de la course vers l'extérieur, c'est-à dire la position du PME, par régu-lation rapide ~constante de temp~ de 2Q ms par exemple),

2) commander l'amplitude de la course vers l'intéri~ur (PMI) par régulation semi-rapide (I ms par exemple),

3) si l'installation e~t ~ N modules avec déphasage de 2~/N, maintenir la phase correcte entre les N modules, avec un temps de réponse lent par rapport à
celui des régulateurs pr~cédents l10 s par exemple~.

4) suivre la puissance appelée sur l'arbre de la turbine 46, avec un temps de répon~e également long (10 s par exemple).
On décrira maintenant la constitution de cir cuits permettant de remplir ces fonctions.

Réq~lati~n de la course vers l'~xtérieur Cette régulation doit 5 ' effectuer cycle par cycle et utilise la position du P~E comme parametre ~- d'entr~e et la quantité de combustible injectée comme paramètre de commande. Elle a pour but d~ maintenir la position réelle du PME ~ une valeur de consigne fonction - de la charge. Pour obtenir ce résultat, il est impor~ant d'agir sur le param~te de commande t"cran" d'injection de la pompe) avec un retard aussi faible que po~sible ' : ~ .
~" , - 13~86~

après mesure du paramètre d'entr~e ; on cherche donc effectuer la correction requise pour l'injection qui suit immédiatement la mesure, dans un délai ne dépassant pas 35~ de la durée du cycle.
Pour atteindre ce r~sultat, il est avantageux que les corrections à apporter soient toujours dans le sens d'une augmentation du cran. Pour qu'il soit cepen-: dant possible de réduire aussi bien que d'augmenter lecran par rapport au cycle précédent, le dispositif suivant l'invention effectue syst~matique~ent, dès injection, la réduction maximale qui peut etre néces-saire d'un cycle à l'autre. La correction qui peut atre nécessaire est alors toujours de signe positif.
Le dispo~itif peut avoir la constitution montrée en Figure 5, et comprend un circuit de combu~tible qui a une moto-pompe basse pression à combustible 70 et une pompe d'injection 72 et un circuit hy~raulique de puissance constitué d'une pompe haute pression 74 et d'une unité motrice d'injection 76 munie d'un circuit électri~ue de règlage de cran 78 et d'une entrée de commande d'injection 80.
Le circuit de régulation prop~ement dit est de type numérique. Il comporte un pupitre de commande 82 qui fournit une valeur de consigne de PME. La valeur réelle du PME est fournie par un capteur de position numérique 91 qui peut également fo~rnir la valeur réelle de PMI et, pour le déclenchemen~ de l'injection, des "top~ de passage de l'équipage mobile et sa vitesse. Ces dernières informations constituent des données ~ partir des~uelles un coffret électronique 86 d~termine la cor-rection ~ apporter ~ l'instant d'injection. L'unité de règlage de cran 78 est ~ fonctionnemen~ incrémental et peut co~porter un moteur pas-à~pas accoupl~ ~ une po~pe - hydraulique. Elle poss~de un cap*eur de positi~n 89 qui fournit un signal de valeur effec~ive du cran pour ~ha~ue injection sur une entr~e 88 du coffret as .
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L'ordre d'injection est fourni par le coffret 86 à une soupape 90 de déclenchement d'injection qui cons-titue un dispositif de conversion électrique-hydraulique avec amplification fournissant l'impulsion de commande ! d'injection à l'unité motrice 76.
Le mode d'action du dispositif de régulation apparaît sur la figure 6. La réduction préventive du cran apres le nième passage en PMI appara~t en 92.
lG Ensuite interviennent :
: - de to à t1 (passage au PME), le traitement des - données, à l'issue duquel 1A nouvelle valeur du PME est acquise, - de t1 à t2, le nouvel ajustement de la valeur .t5 du cran, par maintien ou accroissement, - de t2 à t3, un temps qui reste disponible, jusqu'au début d'injection, : - à partir de t3, l'injection, - en t4 le passage au PMI, également détecté et mesuré.

Réaulation du PMI
Il est à noter que la pression P1 régnant dans la capacité d'admission 38 du moteur Diesel 14, c'est-à-dire à la sortie des compartiments compresseurs pri-maires, est, à tous les régimes, maintenue ~ une valeur supérieure à celle de la pression P2 régnant ~ la sortie du compresseur rotatif 32, c'est-à-dire à l'entrée des co~partiments compresseurs secondaires. Dans ces condi-tions, la régulation du PMI peut s'effectuer, selon le .dispositif schématisé en Figure 7, par dérivation d'air ~;primaire vers le circuit secon~aire à l'aide d'un~ vanne 94 reliant la capacité d ' admission 38 associée ~ l'un des compartiments de compression internes 22 à la soxtie 35 du compresseur rotatif 32. La vanne 94 command~e par la ~:mesure du PMI 91 est fermée ~ pleine charge ; à charge partielle, son ouverture provoque une diminution ~ . . , :< ~
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1310~66 du PMI par diminution de la résistance pneumatique descompartiments primaires 22a et 22b ; sa fermeture provoque une augmentation du PMI par augmentation de cette résistance pneumatique.

Réalaae de la Phase relative des modules ; De légères variations de l'avance à l'injection permettent de modifier la fréquence des battements des équipages mobiles. Comme par ailleurs, dans une instal-lation à N modules, il est souhaitable de le-~ phaser entre eux en maintenant un déphasage régulier de 2~/N, ce d~phasage régulier est avantageusement maintenu en choisissant un module ma~tre. Le coffret électronique 86 effectue alors une comparaison entre le moment de passage au PME du module maître et celui des autres modules (modules escalves) affecté~ respectlvement d'un déphasage kx2~/N (k = 1, 2,... N-1) et agit en cons~-~uence sur l'avance ~ l'injection.
Une autre mani~re d'obtenir le déphasage des modules esclaves est par action sur la contrepression régnant dans les volumes 23.

AdaPt~tion ~ charae aP~el~e s~r l'arbre de la turbin~
de l'unit~ de ~ui~sance L'adaptation à la charge appelée par le réseau sur l'arbre de la turbine de puissance s'e~fectue selon le schéma de la Figure 5 par action sur la contrepres-sion régnant dans les volumes 23, en fon~tion d'une mesure ~00 de cette contrepression.
Dans une installation ~ N modules, le~ 2N
volumes de con~repxession 23 sont reli~s ~ une capacité
com~une 98, laquelle peut ~tre, sur appel du r~seau, alimentée en air comprimé par une capacite 106 à travers un détendeur 104 ou décharg~e dans une capaclté 108 ~
travers un d~tendeur 105. Une électrovanne 9S commandée par le passage au PMI mesur~ par le ca~teur 91 met en ~31086~

communication pendant un temps bref chaque capacité 23 avec la capacité commune 98 afin d'y ~tablir par incré-ments discrets la contrepression correspondant ~ l'appel de charge ext~rieure. Ces variations de la contrepres-sion modifient le PME des ~quipages mobiles et provo-quent de ce fait l'adaptation du cran de combustible ~
la charge selon le mode de régulation du P~E décrit ci-dessus.

Claims (12)

1. Installation de production d'énergie comprenant une unité de compression comportant au moins un moteur à cycle Diesel suralimenté par une turbosoufflante composée d'une turbine de détente alimentée par les gaz d'échappement du moteur et d'un compresseur rotatif aspirant à l'atmosphère à travers un filtre, lequel compresseur suralimente sous forme d'un flux primaire les chambres du moteur Diesel par l'intermédiaire d'un réfrigérant, caractérisée en ce que le moteur Diesel entraîne deux corps de compresseur alimentés en air atmosphérique à travers un filtre et dont l'un fournit un flux secondaire à une unité de puissance comportant une chambre de combustion alimentée, avantageusement à travers un échangeur de chaleur, par une partie au moins du flux d'air secondaire issu de l'unité de compression, la chambre de combustion alimentant elle-même une turbine fournissant sur son arbre la totalité de la puissance de sortie.

2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moteur Diesel est du type a bielle-manivelle à deux arbre, qui entraîne à travers un multiplicateur les deux corps de compresseurs de type rotatif séparés par un réfrigérant, le premier corps étant alimenté en air atmosphérique et le second corps délivrant le flux secondaire.

3. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de compression comporte au moins un module à pistons libres ayant deux équipages mobiles constitués chacun d'un piston du moteur Diesel, et d'un piston compresseur, les pistons compresseurs délimitant chacun deux compartiments compresseurs répartis entre compartiments internes ou primaires et externes ou secondaires, la chambre limitée par les pistons du moteur recevant l'air de suralimentation fourni par les compartiments compresseurs internes et alimentant la turbine de la turbosoufflante, ladite turbine de détente entraînant deux corps de compresseurs rotatifs primaire et secondaire aspirant respectivement à l'atmosphère un flux d'air primaire et un flux d'air secondaire, et alimentant respectivement, à travers des réfrigérants, les compartiments compresseurs internes et les compartiments compresseurs externes qui fournissent le flux d'air secondaire.

4. Installation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que le débit des gaz d'échappement de la turbine de l'unité de puissance réchauffe le débit d'air dans l'échangeur, une faible fraction du flux secondaire pouvant être utilisée au refroidissement d'un ou plusieurs étages de ladite turbine.

5. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le flux d'air primaire produit par les compartiments compresseurs suralimente la chambre du moteur Diesel à travers des réfrigérants à travers deux rangées de lumières d'admission et de balayage, les lumières les plus proches du centre de la chambre moteur étant alimentées par le compartiment compresseur primaire le plus éloigné des lumières d'admission à travers au moins une pipe d'admission, les lumières les plus éloignées du centre de la chambre moteur étant alimentées à travers une capacité d'admission par le compartiment compresseur adjacent, les réfrigérants pouvant avantageusement être placés en totalité ou en partie dans les espaces morts des compartiments compresseurs correspondants et avant les jeux de clapets de refoulement.

6. Installation selon la revendication 3 caractérisée en ce que chacun des équipages mobiles délimite respectivement une cavité de volume variable dans laquelle règne une contre-pression d'air s'opposant à la course de détente des équipages mobiles et transférant ainsi une partie de l'énergie de détente vers l'énergie de compression, ladite contre-pression étant réglée par un système de régulation en fonction de la puissance appelée.

7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les pistons moteurs sont munis d'un circuit de refroidissement par circulation d'air à
partir des cavités, l'air sous pression étant réfrigéré
au passage dans des réfrigérants placés dans les cavités entre deux jeux de clapets de non retour lesquels permettent de mettre en circulation l'air de refroidissement par le mouvement même des pistons.

8. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le mouvement des deux équipages mobiles est synchronisé par un système hydraulique comportant deux pistons plongeurs à sections différentielles liés respectivement aux pistons compresseurs des équipages mobiles, lesdits pistons plongeurs plongeant dans deux chambres hydrauliques étanches réalimentées en marche pour compenser les fuites à partir d'un circuit de régulation pilote par des capteurs d'acquisition de course.

9. Installation selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comprend une chambre hydraulique centrale, vidangée en marche, de virage vers l'extérieur des équipages mobiles par établissement d'une pression d'air dans des cavités des équipages mobiles.

10. Installation selon la revendication 5, comportant plusieurs modules à pistons libres, caractérisée en ce que chaque module a un système de régulation individuel assurant - le contrôle et la commande de l'amplitude de la course des équipages mobiles vers l'extérieur avec une constante de temps faible, s'effectuant à partir de la mesure du point mort extérieur par action sur le "cran" de combustible;
- le contrôle et la commande de l'amplitude de la course des équipages mobiles vers l'intérieur avec une constante de temps plus élevée, de l'ordre de la seconde par exemple, ce contrôle s'effectuant par la mise en communication de la capacité d'admission avec la sortie du compresseur rotatif;
- le contrôle et la commande de la contre-pression régnant dans les cavités en fonction de la puissance appelée avec une constante de temps longue de l'ordre de 10 secondes par exemple.

11. Installation selon la revendication 3 ou 5, caractérisée en ce que le système de régulation comprend, pour le module ou chaque module, des moyens pour réduire systématiquement le cran d'une pompe d'injection de combustible dans le cylindre moteur à
l'issue de chaque injection et des moyens pour corriger ensuite le cran par augmentation éventuelle en réponse à
l'écart entre la valeur de consigne du point mort externe et la valeur réelle mesurée au cycle précédent.

12. Installation selon la revendication 6, comportant N modules (N étant supérieur à 1), caractérisée en ce que le système de régulation comporte soit des moyens pour agir sur la contre-pression régnant dans les cavités à l'arrière des pistons moteurs, soit des moyens pour agir sur l'avance à l'injection, afin de faire varier lentement la fréquence de (N-1) modules esclaves par rapport à celle d'un module maître et d'obtenir un déphasage de 2.pi./N entre les N modules, avec une constante de temps longue, de l'ordre de plusieurs secondes.