FR3164256A1 - Procédé d’estimation d’un intervalle de révision mécanique d’un compresseur industriel de type ouvert à flux alternatif ou continu - Google Patents
Procédé d’estimation d’un intervalle de révision mécanique d’un compresseur industriel de type ouvert à flux alternatif ou continuInfo
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Abstract
Estimation d’un intervalle réel de révision d’un compresseur industriel ouvert à flux alternatif ou continu, comprenant :
- la détermination (1) de la pression d’évaporation P0 et de la pression de condensation Pk du compresseur en fonctionnement ;
- la détermination (3) de l’intervalle réel de révision Ir en appliquant un coefficient de démarrage Fd et un coefficient de correction Fc à un intervalle général de révision Ig ; l’intervalle général de révision Ig dépendant desdites pressions d’évaporation P0 et de condensation Pk; le coefficient de correction Fc étant fonction de la charge du compresseur en fonctionnement ; et le coefficient de démarrage Fd étant fonction d’un nombre prévisionnel de démarrage et d’heures totales de fonctionnement du compresseur sur un intervalle de temps prédéfini ;
- la mise à jour (4) d’un instant de révision futur en fonction de la valeur de l’intervalle réel de révision Ir déterminée, et de la date de la dernière révision.
Figure pour l’abrégé : Fig 4
Description
L’invention concerne le domaine des compresseurs industriels ouverts « à piston » (dit à flux alternatif) et « à vis » ou « monovis » (dit à flux continu). Plus précisément, l’invention concerne les intervalles de révision mécanique de ces compresseurs.
Pour garantir une exploitation optimale d’un compresseur ouvert à flux alternatif ou à flux continu, des opérations régulières d’inspection et d’entretien des pièces mécaniques de ces compresseurs doivent être effectuées. Ces opérations de maintenance préventive permettent notamment de garantir un fonctionnement correct, de prolonger la durée de vie de l’équipement, et de réduire les coûts de réparation non prévus liés à la maintenance corrective.
Les opérations d’entretien sont généralement réalisées après un certain nombre d'heures de fonctionnement du compresseur, et comprennent par exemple :
Dans le cas d’un compresseur « à piston » :
- le remplacement du filtre à huile,
- le remplacement de la garniture d’étanchéité,
- le remplacement des clapets et des ressorts d’aspiration et de refoulement,
- le remplacement des segments,
- le remplacement des coussinets de bielles,
- etc.
- le remplacement du filtre à huile,
- le remplacement de la garniture d’étanchéité,
- le remplacement des clapets et des ressorts d’aspiration et de refoulement,
- le remplacement des segments,
- le remplacement des coussinets de bielles,
- etc.
Dans le cas d’un compresseur « à vis » :
- le remplacement du filtre à huile,
- le remplacement de la garniture d’étanchéité,
- le remplacement des roulements de butée,
- le remplacement des roulements de palier ou des paliers lisses,
- etc.
- le remplacement du filtre à huile,
- le remplacement de la garniture d’étanchéité,
- le remplacement des roulements de butée,
- le remplacement des roulements de palier ou des paliers lisses,
- etc.
Dans le cas d’un compresseur « monovis » :
- le remplacement du filtre à huile,
- le remplacement de la garniture d’étanchéité,
- le remplacement des carbones des satellites,
- le remplacement des roulements de butée des satellites,
- etc.
- le remplacement du filtre à huile,
- le remplacement de la garniture d’étanchéité,
- le remplacement des carbones des satellites,
- le remplacement des roulements de butée des satellites,
- etc.
En pratique, chaque fabricant définit les préconisations et consignes de maintenance des différentes pièces du compresseur. La fréquence d’intervention est généralement différente en fonction des pièces à inspecter, et certains fabricants définissent un intervalle général de révision horaire servant de base pour déterminer des cycles de maintenance.
L’intervalle général de révision dépend de plusieurs paramètres, tel que type de compresseurs (à piston, à vis ou monovis), le fluide frigorigène utilisé, les conditions d’exploitation spécifiques, etc.
Pour un compresseur ouvert à piston, le fabricant fournit généralement des courbes spécifiques indiquant notamment le nombre maximum d’heures de fonctionnement du compresseur entre les opérations de maintenance, suivant des conditions de fonctionnement. Une telle courbe est illustrée à laFIG. 1 donnant le nombre maximum d’heures de fonctionnement du compresseur en fonction des pressions de condensation PC et des pressions d’évaporation PE pour un type de fluide frigorigène. Ainsi, suivant la courbe de laFIG. 1 , l’intervalle général de révision préconisé serait de 12 600 heures pour un fonctionnement impliquant une pression de condensation PC à 10 bars et une pression d’évaporation PE à 5 bars, et l’intervalle général de révision préconisé serait de 7000 heures pour un fonctionnement impliquant une pression de condensation PC à 35 bars et une pression d’évaporation PE à 20 bars.
Pour un compresseur ouvert à vis, le fabricant donne généralement une simple valeur fixe d’intervalle général de révision, par exemple 30000 heures.
En outre, pour les compresseurs ouverts à piston, la vitesse de rotation ayant un impact sur le frottement des éléments par friction, le fabricant préconise l’application d’un facteur de correction Fcfonction de la vitesse de fonctionnement du compresseur. Le fabricant fournit un tableau comme celui illustré à laFIG. 2 donnant la valeur du facteur de correction Fcà appliquer en fonction de la vitesse de fonctionnement du compresseur. Suivant le tableau de laFIG. 2 , si le compresseur fonctionne à 970 tr/min, pour l’intervalle général de révision préconisé de 12 600 heures, l’intervalle réel de révision corrigé est de 1,5 x 12 600 = 18 900 heures.
Ainsi, l’équation donnant l’intervalle de révision corrigé est : Ir= Ig *Fc, avec :
Ir: l’intervalle réel de révision ;
Ig: l’intervalle général de révision donné par le fabricant via des courbes ;
Fc: le coefficient de correction fourni par le fabricant et fonction de la vitesse de fonctionnement du compresseur, et peut être défini comme Fc= 1460 / vitesse réelle de fonctionnement du compresseur (1460 tr/min étant considéré par le fabricant comme la vitesse optimale de fonctionnement du compresseur).
Ir: l’intervalle réel de révision ;
Ig: l’intervalle général de révision donné par le fabricant via des courbes ;
Fc: le coefficient de correction fourni par le fabricant et fonction de la vitesse de fonctionnement du compresseur, et peut être défini comme Fc= 1460 / vitesse réelle de fonctionnement du compresseur (1460 tr/min étant considéré par le fabricant comme la vitesse optimale de fonctionnement du compresseur).
Cependant, la valeur du facteur de correction Fcpeut être trop importante dans le cas d’un compresseur fonctionnant avec un variateur de vitesse et à faible charge qui ne nécessite qu’une vitesse de rotation faible, induisant une fréquence de révision élevée.
En outre, les valeurs de l’intervalle général de révision Igne sont données par le fabricant que sous la forme de courbes, sans indication de la façon dont ces courbes sont obtenues.
Les valeurs des intervalles de révision sont donc données par les constructeurs pour correspondre à une grande majorité de conditions de fonctionnement, qui ne reflète pas toujours le fonctionnement réel du compresseur.
Ainsi, dans certaines situations où le compresseur est fortement sollicité (fonctionnement à pleine charge, variation importante de la vitesse ou de la charge, variation mécanique sans variateur de vitesse, nombre de démarrage, etc.), l’intervalle de révision préconisé peut être insuffisant, générant une usure prématurée des pièces. A l’inverse, le compresseur peut parfois être très peu sollicité, et la fréquence de révision préconisée par le constructeur peut être élevée, générant un coût de maintenance important.
L’invention vise ainsi à proposer une solution alternative pour déterminer des intervalles optimisés de révision d’un compresseur industriel de type ouvert de type à flux alternatif ou continu (à piston ou à vis). Cette optimisation permet notamment d’assurer un fonctionnement optimal du compresseur, et de limiter les risques d’usures prématurées ou de défaillances impromptues pouvant conduire à un arrêt total et imprévu du compresseur.
L’ajustement de l’intervalle de révision aux conditions réelles de fonctionnement du compresseur à un impact sur les coûts d’exploitation liés à la révision du compresseur (commande des pièces de rechange, personnel intervenant sur le compresseur), mais également sur l’efficacité énergétique du compresseur. Cet ajustement permet également de limiter les travaux de réparation non prévu lors d’une révision mécanique et qui doit faire appel à de l’usinage.
L’invention a ainsi pour objet un procédé d’estimation d’un intervalle réel de révision mécanique d’un compresseur industriel de type ouvert à flux alternatif ou continu (ou à piston, à vis ou monovis). Le procédé comprenant :
- la détermination de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdu compresseur en fonctionnement ;
- la détermination de l’intervalle réel de révision Iren appliquant un coefficient de démarrage Fdet un coefficient de correction Fcà un intervalle général de révision Ig ;
. l’intervalle général de révision Igétant dépendant au moins de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdu compresseur en fonctionnement ;
. le coefficient de correction Fcétant fonction de la charge du compresseur en fonctionnement ; et
. le coefficient de démarrage Fd étant fonction d’un nombre prévisionnel de démarrage du compresseur sur un intervalle de temps prédéfini, par exemple sur une année de fonctionnement considérée, et d’un nombre prévisionnel d’heures totales de fonctionnement du compresseur pendant le même intervalle de temps prédéfini, par exemple sur l’année de fonctionnement considérée ;
- la détermination d’un instant de révision futur, par une unité de contrôle des compresseurs, en fonction de la valeur de l’intervalle réel de révision Irdéterminée, et de la date de la dernière révision (ou mise à jour des instants de révision).
- la détermination de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdu compresseur en fonctionnement ;
- la détermination de l’intervalle réel de révision Iren appliquant un coefficient de démarrage Fdet un coefficient de correction Fcà un intervalle général de révision Ig ;
. l’intervalle général de révision Igétant dépendant au moins de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdu compresseur en fonctionnement ;
. le coefficient de correction Fcétant fonction de la charge du compresseur en fonctionnement ; et
. le coefficient de démarrage Fd étant fonction d’un nombre prévisionnel de démarrage du compresseur sur un intervalle de temps prédéfini, par exemple sur une année de fonctionnement considérée, et d’un nombre prévisionnel d’heures totales de fonctionnement du compresseur pendant le même intervalle de temps prédéfini, par exemple sur l’année de fonctionnement considérée ;
- la détermination d’un instant de révision futur, par une unité de contrôle des compresseurs, en fonction de la valeur de l’intervalle réel de révision Irdéterminée, et de la date de la dernière révision (ou mise à jour des instants de révision).
Ainsi, l’intervalle de révision est déterminé en tenant compte des conditions réelles de fonctionnement du compresseur et notamment de la charge.
Selon un mode de réalisation, l’intervalle réel de révision Irpeut être déterminé en appliquant en outre un coefficient de fiabilité Ffà l’intervalle général de révision Ig. Le coefficient de fiabilité Ffest notamment représentatif de la fiabilité mécanique du modèle de compresseur considéré. En d’autres termes, lorsque le modèle compresseur est connu et/ou qu’un nombre suffisant de données relatives au fonctionnement ou comportement du compresseur sur une longue période est disponible, la prise en compte du coefficient de fiabilité du compresseur permet d’estimer au plus juste l’intervalle de révision.
En pratique, le coefficient de fiabilité Ffest spécifique à un modèle de compresseur, et peut être déterminé en tenant compte de relevés métrologiques relatifs au compresseur ou aux pièces du compresseur, ces relevés métrologiques étant préalablement recueillies pendant un temps prédéfini, par exemple sur 10 ans. Ces données métrologiques sont par exemple relatives au jeu de rotation sur un tiroir de régulation de puissance avec une tolérance de 0,10 mm. Par exemple, le coefficient de fiabilité Ffd’un modèle de compresseur peut tenir compte d’un taux estimé ou réel de retour au démontage ou en réparation de ce modèle de compresseur, ou d’un temps moyen entre deux défaillances du compresseur ou d’une pièce du compresseur, pendant un temps prédéfini (par exemple sur 10 ans). Ce taux de retour peut être sous la forme d’une notation de valeur comprise entre 1 et 10.
Ainsi, l’intervalle général de révision est ajusté en tenant compte des conditions réelles de fonctionnement du compresseur, et notamment de la variation de la charge du compresseur, et de la fiabilité mécanique du modèle de compresseur considéré.
Avantageusement, l’intervalle général de révision Igpeut en outre être dépendant d’un coefficient de précarité i de valeur négative et fonction de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdéterminées.
En d’autres termes, l’intervalle réel de révision Irpeut être défini par :
Ou
Irétant l’intervalle réel de révision ;
i étant le coefficient de précarité, i < 0, fonction de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdéterminées ;
Ig(i) étant l’intervalle général de révision, fonction du coefficient de précarité i ;
Ffétant le coefficient de fiabilité du compresseur ;
Fcétant le coefficient de correction ;
Fdétant le coefficient de démarrage.
i étant le coefficient de précarité, i < 0, fonction de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdéterminées ;
Ig(i) étant l’intervalle général de révision, fonction du coefficient de précarité i ;
Ffétant le coefficient de fiabilité du compresseur ;
Fcétant le coefficient de correction ;
Fdétant le coefficient de démarrage.
En pratique, la détermination de l’intervalle réel de révision Irpeut être réalisée suivant deux méthodes :
- par une méthode statique (moyennée sur l’intervalle d’une année), c’est-à-dire que l’on détermine une moyenne de chacune des variables intervenant dans la détermination de Ir, sur une année, de sorte que la valeur de Ir est fixée pour une année ; ou
- par une méthode dynamique (en continue, dérivé sur des périodes courtes), c’est-à-dire que l’on détermine Irsur des intervalles de périodes courtes et que l’on met à jour la valeur de Ir, de sorte que la valeur de Irpeut évoluer sur l’année.
- par une méthode statique (moyennée sur l’intervalle d’une année), c’est-à-dire que l’on détermine une moyenne de chacune des variables intervenant dans la détermination de Ir, sur une année, de sorte que la valeur de Ir est fixée pour une année ; ou
- par une méthode dynamique (en continue, dérivé sur des périodes courtes), c’est-à-dire que l’on détermine Irsur des intervalles de périodes courtes et que l’on met à jour la valeur de Ir, de sorte que la valeur de Irpeut évoluer sur l’année.
Ainsi, la détermination de l’intervalle réel de révision entre deux révisions mécaniques, tient compte de mesures de paramètres pouvant impacter sur le fonctionnement du compresseur. En outre, la détermination de l’intervalle de révision peut être réalisée en continue, et notamment en temps réel, ou à des fréquences prédéfinies. En d’autres termes, l’intervalle réel de révision peut être une valeur dynamique.
Selon une variante, l’intervalle général de révision Ig(i) peut être déterminé en appliquant en outre d’un facteur technologique Ftde valeur fixe et indicatif du type de compresseur, à savoir compresseur à flux alternatif ou continu (à piston ou compresseur à vis ou monovis).
En pratique, un compresseur à vis présente généralement une plus grande durabilité par rapport au compresseur à piston, du fait d’un nombre plus réduit de pièces mobiles. Ainsi, à titre d’exemple, le facteur technologique Ftpeut être fixé à une valeur de 1 pour un compresseur à piston, et à une valeur comprise entre 2 et 3 pour un compresseur à vis ou monovis.
Le coefficient de précarité i peut être avantageusement déterminé par la formule suivante :
n étant une constante comprise entre -23 et -21;
k étant une constante comprise entre -6 et -3.
k étant une constante comprise entre -6 et -3.
Avantageusement, pour un compresseur ouvert à piston, ou à vis, ou monovis, le facteur de correction Fcest déterminé avec l’équation suivante :
Fvétant une constante représentative de l’existence ou de l’absence d’une usure prématurée due à l’absence ou à la présence d’un variateur de vitesse dans le compresseur ;
Ch étant une charge du compresseur en % (entre 0 et 100%).
Ch étant une charge du compresseur en % (entre 0 et 100%).
En pratique, la charge peut être mesurée dans le cas dynamique, ou calculé dans le cas statique, ou encore prédéfinie.
Le facteur de correction Fcest ainsi dépendant de la présence ou de l’absence d’un variateur de vitesse, ainsi que de la charge du compresseur en fonctionnement. En particulier :
- sans variateur de vitesse : la variation s’effectuera mécaniquement par le tiroir de régulation pour les compresseurs à vis et par la levée des clapets pour les compresseurs à piston. Cette variation de puissance mécanique provoque une usure prématurée du compresseur (de par les frottements, échauffements, vibrations, etc.) ;
- avec variateur de vitesse : la variation ne s’effectuera plus mécaniquement par le tiroir de régulation de puissance et la vitesse de rotation peut être réduire ou adaptée à la charge du compresseur, impactant de manière positive sur la durée de vie du compresseur (lié à la limitation des frottements).
- sans variateur de vitesse : la variation s’effectuera mécaniquement par le tiroir de régulation pour les compresseurs à vis et par la levée des clapets pour les compresseurs à piston. Cette variation de puissance mécanique provoque une usure prématurée du compresseur (de par les frottements, échauffements, vibrations, etc.) ;
- avec variateur de vitesse : la variation ne s’effectuera plus mécaniquement par le tiroir de régulation de puissance et la vitesse de rotation peut être réduire ou adaptée à la charge du compresseur, impactant de manière positive sur la durée de vie du compresseur (lié à la limitation des frottements).
Ainsi, le facteur de variation Fvtraduit l’existence possible d’une usure prématurée du compresseur induite par l’absence de variateur de vitesse dans le compresseur. En pratique, la valeur du facteur de variation Fvpeut être déterminée via à des retours d’expérience des mécaniciens et par une analyse statistique à partir de relevés métrologiques relatifs au compresseur ou aux pièces du compresseur, et préalablement recueillies pendant un temps prédéfini, par exemple sur 10 ans.
Par exemple, le facteur de variation Fvpeut être une valeur fixe positive inférieure à 1 lorsque le compresseur intègre un variateur de vitesse, et Fvpeut être une valeur fixe négative, de valeur absolue inférieure à 1 lorsque le compresseur n’intègre pas de variateur de vitesse. Par exemple :
- en présence d’un variateur de vitesse : Fvpeut être compris entre 0,1 et 0,5 ;
- en l’absence d’un variateur de vitesse : Fvpeut être compris entre -0,5 et -0,1.
- en présence d’un variateur de vitesse : Fvpeut être compris entre 0,1 et 0,5 ;
- en l’absence d’un variateur de vitesse : Fvpeut être compris entre -0,5 et -0,1.
L’invention a également pour objet un système d’estimation d’un intervalle de révision mécanique d’un compresseur industriel de type ouvert à flux alternatif ou continu, le système comprenant un module de contrôle du compresseur, le module de contrôle étant couplé à au moins des moyens de détermination de la vitesse réelle de fonctionnement du compresseur, des moyens de détermination de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdu compresseur en fonctionnement, des moyens de détermination de la charge du compresseur, et une base de données, le module étant configuré pour mettre en œuvre le procédé d’estimation décrit ci-dessus.
L’invention peut également avoir pour objet un procédé de génération ou de construction d’un modèle virtuel, sous la forme d’un jumeau numérique, du compresseur ou d’une installation plus complète intégrant le compresseur, mettant en œuvre le procédé d’estimation présenté ci-avant.
Dans une variante, la construction du modèle virtuel peut inclure la construction d’un compteur horaire ajusté de fonctionnement du compresseur, prenant en compte le comportement vibratoire du compresseur, et la quantité d’huile théorique consommée par le compresseur, pendant un temps prédéfini.
La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La détermination de l’intervalle réel de révision Ird’un compresseur industriel de type ouvert à piston, à vis ou monovis, selon un mode de réalisation tient compte d’un coefficient de précarité i, d’un facteur de correction Fc, mais également d’un facteur de fiabilité Ff, et/ou de démarrage Fd.
Ainsi, en référence à laFIG. 4 , le procédé de détermination de l’intervalle réel de révision Irselon un mode de réalisation, peut ainsi comprendre les opérations suivantes :
- la détermination1de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdu compresseur en fonctionnement ;
- la détermination2des différents coefficients nécessaires au calcul de Ir;
- la détermination3de l’intervalle réel de révision Iren appliquant les différents coefficients à un intervalle général de révision Ig ;
- la détermination4d’un instant de révision futur, par une unité de contrôle des compresseurs, en fonction de la valeur de l’intervalle réel de révision Irdéterminée, et de la date de la dernière révision (ou mise à jour des instants de révision).
- la détermination1de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdu compresseur en fonctionnement ;
- la détermination2des différents coefficients nécessaires au calcul de Ir;
- la détermination3de l’intervalle réel de révision Iren appliquant les différents coefficients à un intervalle général de révision Ig ;
- la détermination4d’un instant de révision futur, par une unité de contrôle des compresseurs, en fonction de la valeur de l’intervalle réel de révision Irdéterminée, et de la date de la dernière révision (ou mise à jour des instants de révision).
Dans un mode de réalisation, l’intervalle réel de révision Irpeut être déterminé via l’équation générale suivante :
Irétant l’intervalle réel de révision ;
i étant un coefficient de précarité ;
Ig(i) étant un intervalle général de révision, fonction du coefficient de précarité i ;
Ffétant un facteur de fiabilité du compresseur ;
Fcétant un coefficient de correction ;
Fdétant un coefficient de démarrage.
i étant un coefficient de précarité ;
Ig(i) étant un intervalle général de révision, fonction du coefficient de précarité i ;
Ffétant un facteur de fiabilité du compresseur ;
Fcétant un coefficient de correction ;
Fdétant un coefficient de démarrage.
Les différents facteurs et coefficients seront présentés ci-après.
Le coefficient de précarité i peut être déterminé par la formule suivante :
i < 0
P0est la pression d’évaporation du compresseur en fonctionnement, et qui peut être mesurée par un capteur ;
Pkest la pression de condensation du compresseur en fonctionnement, et qui peut également être mesurée via un capteur ;
n étant une constante comprise entre -23 et -21 ;
k étant une constante comprise entre -6 et -3.
P0est la pression d’évaporation du compresseur en fonctionnement, et qui peut être mesurée par un capteur ;
Pkest la pression de condensation du compresseur en fonctionnement, et qui peut également être mesurée via un capteur ;
n étant une constante comprise entre -23 et -21 ;
k étant une constante comprise entre -6 et -3.
L’intervalle général de révision Ig(i) peut être déterminé via la formule suivante :
i est le coefficient de précarité défini ci-dessus ;
Ftest un facteur technologique de valeur fixe et indicatif du type de compresseur, à savoir compresseur à piston ou compresseur à vis ou monovis ;
a, b, c et d étant des constantes.
Ftest un facteur technologique de valeur fixe et indicatif du type de compresseur, à savoir compresseur à piston ou compresseur à vis ou monovis ;
a, b, c et d étant des constantes.
En particulier, le facteur technologique Ftpeut être fixé à une valeur de 1 pour un compresseur à piston, et à une valeur comprise entre 2 et 3 pour un compresseur à vis ou monovis.
La constante a peut être comprise entre 0,2 et 1.
La constante b peut être comprise entre 35 et 40.
La constante c peut être comprise entre 1265 et 1275.
La constante d peut être comprise entre 20725 et 20735.
La constante b peut être comprise entre 35 et 40.
La constante c peut être comprise entre 1265 et 1275.
La constante d peut être comprise entre 20725 et 20735.
En pratique, la valeur de l’intervalle général de révision Ig(i) peut être donnée via un diagramme de courbes comme celui illustré à laFIG. 3 donnant la valeur de l’intervalle générale de révision Igen fonction de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pk. Ainsi, suivant laFIG. 3 , l’intervalle général de révision Ig est de 8000 heures pour un fonctionnement du compresseur correspondant à la courbe C0.
Cette formule de détermination de l’intervalle général de révision Ig(i) est valable pour tous type de fluide frigorigène.
Le facteur de fiabilité Ffest représentatif de la fiabilité mécanique du modèle de compresseur considéré, et est fonction par exemple d’un taux estimé ou réel de retour au démontage ou en réparation de ce modèle de compresseur. Il peut être déterminé en tenant compte de relevés métrologiques relatifs au compresseur ou aux pièces du compresseur, et préalablement recueillies pendant un temps prédéfini, par exemple sur 10 ans. Ce coefficient de fiabilité Ffpeut être obtenu en appliquant des lois de calcul de la fiabilité des systèmes mécaniques, ou être basé sur l’étude du comportement du compresseur ou des composants du compresseur, en tenant compte des retours d’expérience des personnes qualifiées dans l’entretien du compresseur, pendant un temps prédéfini, par exemple sur 10 ans. Le taux de retour peut être sous la forme d’une notation de valeur comprise entre 1 et 10.
Par exemple, le facteur de fiabilité Ffpeut être déterminé par l’équation suivante :
nt étant une notation du modèle de compresseur considéré, et prend généralement une valeur comprise entre 1 et 10. Cette notation est une donnée objective représentative du taux de retour en démontage ou réparation du compresseur :
α étant une constante comprise entre 0,02 et 0,06 ;
β étant une constante comprise entre 0,5 et 0,7
α étant une constante comprise entre 0,02 et 0,06 ;
β étant une constante comprise entre 0,5 et 0,7
La détermination du coefficient de fiabilité d’un modèle de compresseur peut se baser sur les causes et/ou conséquences des pannes ou retours du compresseur en usine ou en réparation, ainsi que sur les écarts métrologiques observés entre les machines d’un même modèle dans des régimes idéaux.
Par exemple, le coefficient de fiabilité peut se baser sur des données relatives à l’impact des coups de bélier sur l’usure prématurée d’un modèle de compresseur considéré, suivant différents modes de fonctionnement (par exemple compresseur fonctionnant avec ou sans économiseur, avec économiseur, sans économiseur). Une règle statistique comme par exemple la loi binomiale, peut être mise en œuvre pour permettent de mettre en évidence la significativité ou l’importance d’un phénomène physique observé sur le compresseur.
Le facteur de correction Fcpermet de prendre en compte la présence ou l’absence d’un variateur de vitesse, ainsi que de la charge du compresseur.
Le facteur de correction Fcpeut être déterminé avec l’équation suivante :
Fvun facteur de variation représentatif de l’existence ou de l’absence d’une usure prématurée due à l’absence ou à la présence respectivement, d’un variateur de vitesse dans le compresseur ;
Chest la charge du compresseur en % (entre 0 et 100%).
Chest la charge du compresseur en % (entre 0 et 100%).
Par exemple :
- en présence d’un variateur de vitesse : Fvpeut être compris entre 0,1 et 0,5, par exemple égal à 0,2 ;
- en l’absence d’un variateur de vitesse : Fvpeut être compris entre -0,5 et -0,1, par exemple égal à −0,2.
- en présence d’un variateur de vitesse : Fvpeut être compris entre 0,1 et 0,5, par exemple égal à 0,2 ;
- en l’absence d’un variateur de vitesse : Fvpeut être compris entre -0,5 et -0,1, par exemple égal à −0,2.
Le coefficient de démarrage Fddépend du nombre prévisionnel de démarrages du compresseur, sur un intervalle de temps prédéfini, par exemple sur l’année de fonctionnement considéré, et est peut être exprimé comme suit :
nbdétant le nombre de démarrage du compresseur pendant l’intervalle de temps prédéfini, par exemple par an ;
nbhétant le nombre d’heures de fonctionnement du compresseur pendant l’intervalle de temps prédéfini, par exemple par an ;
m étant une constante égale à 7,5 correspondant au nombre de minutes à soustraire sur l’intervalle général de révision Ig ;
h étant une constante égale à 60.
nbhétant le nombre d’heures de fonctionnement du compresseur pendant l’intervalle de temps prédéfini, par exemple par an ;
m étant une constante égale à 7,5 correspondant au nombre de minutes à soustraire sur l’intervalle général de révision Ig ;
h étant une constante égale à 60.
L’intervalle réel Irpeut ainsi être le produit de l’intervalle général Ig(i) avec le facteur de fiabilité Ff, ajusté avec le coefficient de correction Fcet le coefficient de démarrage Fd.
Ainsi, selon un mode de réalisation, l’intervalle de révision Ir est donnée par l’équation suivante :
Ou
L’ensemble de ces opérations peut être mis en œuvre dans un module de contrôle d’un système d’estimation, illustré à laFIG. 5 . Le module de contrôle5peut notamment être couplé par exemple à des moyens6de détermination de la vitesse réelle de fonctionnement du compresseur, des moyens7de détermination de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdu compresseur en fonctionnement, des moyens8de détermination de la charge d’un compresseur9, et une base de données10ou une mémoire.
Les différents paramètres (diagramme de courbes, les différentes constantes, un tableau donnant la notation nt de différents modèles de compresseurs, les facteurs de variation, etc.), ainsi que les équations intervenant dans la détermination de l’intervalle réel Irde révision peuvent être stockés dans la base de données.
Le module de contrôle5est configuré pour déterminer l’intervalle réel de révision Iren appliquant les équations ci-dessus, et pour déterminer des instants de révision futurs sur la base de l’intervalle réel de révision Irdéterminé et de la date de la dernière révision.
Le procédé d’estimation présenté ci-dessus peut également être mis en œuvre pour la génération ou la construction d’un modèle virtuel, sous la forme d’un jumeau numérique, du compresseur ou d’une installation plus complète intégrant le compresseur.
Ainsi, outre les données nécessaires pour l’estimation de l’intervalle de révision selon l’invention, d’autres données ou mesures peuvent être utilisées pour la simulation du cycle de vie du compresseur ou de l’installation.
De telles données peuvent être des données quantitatives, telles que par exemple le comportement vibratoire des compresseurs via un capteur de vibration, la quantité d’huile théorique consommée par le compresseur, etc.
De telles données peuvent également être des données qualitatives, telles que par exemple :
- la notation des compresseurs qui résulte d’une expertise du Demandeur bénéficiant de retours d’expérience mondiales concernant différents modèles de compresseurs ;
- la notation relative à la consommation réelle d’huile au niveau des garnitures compresseurs comparée à la consommation théorique en fonctionnement.
- la notation des compresseurs qui résulte d’une expertise du Demandeur bénéficiant de retours d’expérience mondiales concernant différents modèles de compresseurs ;
- la notation relative à la consommation réelle d’huile au niveau des garnitures compresseurs comparée à la consommation théorique en fonctionnement.
En pratique, cette modélisation peut permettre de réaliser une détection d’anomalie et/ou une aide au pilotage des compresseurs ou de l’installation, et identifier des axes d’amélioration sur les conditions de fonctionnement. Par exemple, il est possible d’ajuster la vitesse de rotation, de modifier le nombre de démarrage journalier autorisé, de réduire le taux de compressions, de mettre le compresseur en mode secours, etc., de manière à faire fonctionner le compresseur dans des conditions plus favorable.
Dans une variante, la modélisation peut également inclure la construction ou la génération d’un compteur horaire ajusté de fonctionnement du compresseur. La modélisation du compteur horaire réel ajusté peut prendre en compte les données quantitatives mentionnées ci-dessus.
Le compteur horaire définit le nombre d’heures pendant lequel le compresseur peut être en service sur une journée. Ce compteur horaire est distinct de l’intervalle horaire de révision. Ainsi l’intervalle horaire de révision qui peut être déterminé suivant le procédé de l’invention, et le compteur horaire peut être modulé.
En pratique, il est possible de jouer sur la vitesse du compteur. Par exemple, le compteur réel peut avancer plus vite si les conditions réelles de fonctionnement du compresseur sont considérées comme défavorables et avancer moins vite si les conditions réelles de fonctionnement du compresseur sont considérées comme favorables.
Un exemple illustrant l’évolution des compteurs horaires est illustré aux figures 6 et 7. Les dates sont données en abscisse, et la quantité de fuite d’huile (ml), le nombre d’heures des compteurs horaire (h) et l’écart entre les compteurs horaires (Nh) sont donnés en ordonnées.
La courbeC1(courbe en trait plein) représente l’évolution du nombre d’heures (h) du compteur horaire théorique du compresseur ;
La courbeC2(courbe en tiret) représente l’évolution du nombre d’heures (h) du compteur horaire réel ajusté généré par la modélisation (jumeau numérique) ;
La courbeC3donne les taux théoriques de fuite d’huile ;
La courbeC4représente l’évolution de l’écart en nombre d’heures (Nh) entre les deux courbesC1etC2.
La courbeC2(courbe en tiret) représente l’évolution du nombre d’heures (h) du compteur horaire réel ajusté généré par la modélisation (jumeau numérique) ;
La courbeC3donne les taux théoriques de fuite d’huile ;
La courbeC4représente l’évolution de l’écart en nombre d’heures (Nh) entre les deux courbesC1etC2.
La solution présentée ci-dessus peut être mise en œuvre dans une solution plus globale d’Usine Collaborative Intelligente.
Claims (10)
- Procédé d’estimation d’un intervalle réel de révision mécanique d’un compresseur industriel de type ouvert à flux alternatif ou continu, comprenant :
- la détermination (1) de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdu compresseur en fonctionnement ;
- la détermination (3) de l’intervalle réel de révision Iren appliquant un coefficient de démarrage Fdet un coefficient de correction Fcà un intervalle général de révision Ig ;
. l’intervalle général de révision Igétant dépendant au moins de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdu compresseur en fonctionnement ;
. le coefficient de correction Fcétant fonction de la charge du compresseur en fonctionnement ; et
. le coefficient de démarrage Fdétant fonction d’un nombre prévisionnel de démarrage du compresseur sur un intervalle de temps prédéfini, par exemple sur une année de fonctionnement considérée, et d’un nombre prévisionnel d’heures totales de fonctionnement du compresseur pendant le même intervalle de temps prédéfini, par exemple sur l’année de fonctionnement considérée ;
- la mise à jour (4) d’un instant de révision futur en fonction de la valeur de l’intervalle réel de révision Irdéterminée, et de la date de la dernière révision. - Procédé d’estimation selon la revendication 1, dans lequel l’intervalle réel de révision Irest déterminé en appliquant en outre un coefficient de fiabilité Ffà l’intervalle général de révision Ig, le coefficient de fiabilité Ffétant représentatif de la fiabilité mécanique du compresseur ou d’un ensemble de pièces du compresseur.
- Procédé d’estimation selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’intervalle général de révision Igpeut en outre être fonction d’un coefficient de précarité i de valeur négative et fonction de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdéterminées, du compresseur en fonctionnement.
- Procédé d’estimation selon la revendication 3, dans lequel l’intervalle réel de révision est déterminé en appliquant l’équation suivante :
Irétant l’intervalle réel de révision ;
i étant le coefficient de précarité, i < 0, fonction de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdéterminées ;
Ig(i) étant l’intervalle général de révision, fonction du coefficient de précarité i ;
Ffétant le facteur de fiabilité du compresseur ;
Fcétant le facteur de correction ;
Fdétant le facteur de démarrage. - Procédé d’estimation selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel l’intervalle général de révision Ig(i) est déterminé en tenant compte d’un facteur technologique Ftindicatif du type de compresseur, à savoir compresseur à flux alternatif ou à flux continu.
- Procédé d’estimation selon l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le coefficient de précarité i peut être avantageusement déterminé par la formule suivante :
i = (P k – n) / (ln(P 0 ) +k)
n étant une constante comprise entre -23 et -21;
k étant une constante comprise entre -6 et -3. - Procédé d’estimation selon l’une des revendications 2 à 6, dans lequel le coefficient de fiabilité Ffest donné par : Ff= (0,05 * nt) + 0,65, nt étant une notation du modèle de compresseur considéré, et a une valeur comprise entre 1 et 10.
- Procédé d’estimation selon l’une des revendications 1 à 7, dans lequel le facteur de correction Fcest déterminé avec l’équation suivante :
Fc= Fv *(1 - Ch)
Fvétant une constante représentative de l’existence ou de l’absence d’une usure prématurée due à l’absence ou à la présence d’un variateur de vitesse dans le compresseur ;
Ch étant une charge du compresseur en %. - Procédé d’estimation selon la revendication 8, dans lequel le facteur de variation Fvest représentatif de l’existence ou de l’absence d’une usure prématurée due à la présence ou à l’absence d’un variateur de vitesse dans le compresseur, le facteur de variation Fvétant égale à une valeur fixe positive inférieure à 1 lorsque le compresseur intègre un variateur de vitesse, et égal à une valeur fixe négative, de valeur absolue inférieure à 1 lorsque le compresseur n’intègre pas de variateur de vitesse.
- Système d’estimation d’un intervalle de révision mécanique d’un compresseur (9) industriel de type ouvert à flux alternatif ou continu, le système comprenant :
un module de contrôle (5) du compresseur couplé au moins à des moyens (6) de détermination de la vitesse réelle de fonctionnement du compresseur, des moyens (7) de détermination de la pression d’évaporation P0et de la pression de condensation Pkdu compresseur en fonctionnement, des moyens (8) de détermination de la charge du compresseur (9), et une base de données (10), le module de contrôle (5) étant configuré pour mettre en œuvre le procédé d’estimation selon l’une des revendications 1 à 9.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2407262A FR3164256A1 (fr) | 2024-07-03 | 2024-07-03 | Procédé d’estimation d’un intervalle de révision mécanique d’un compresseur industriel de type ouvert à flux alternatif ou continu |
| PCT/EP2025/060558 WO2026008186A1 (fr) | 2024-07-03 | 2025-04-16 | Procédé d'estimation d'un intervalle de révision mécanique d'un compresseur industriel de type ouvert à flux alternatif ou continu |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2407262 | 2024-07-03 | ||
| FR2407262A FR3164256A1 (fr) | 2024-07-03 | 2024-07-03 | Procédé d’estimation d’un intervalle de révision mécanique d’un compresseur industriel de type ouvert à flux alternatif ou continu |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3164256A1 true FR3164256A1 (fr) | 2026-01-09 |
Family
ID=93288963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2407262A Pending FR3164256A1 (fr) | 2024-07-03 | 2024-07-03 | Procédé d’estimation d’un intervalle de révision mécanique d’un compresseur industriel de type ouvert à flux alternatif ou continu |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3164256A1 (fr) |
| WO (1) | WO2026008186A1 (fr) |
Citations (5)
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2024
- 2024-07-03 FR FR2407262A patent/FR3164256A1/fr active Pending
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2025
- 2025-04-16 WO PCT/EP2025/060558 patent/WO2026008186A1/fr active Pending
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2026008186A1 (fr) | 2026-01-08 |
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