Mesurages et analyses
Exemple d'une optimisation: cas concret
Cet exemple d'optimisation comprend le redimensionnement
d'une pompe et de son moteur (déjà sur variateur dans le cas présent) ainsi que
de l'évolution du réglage d'une stratégie à pression constante vers un réglage
proportionnel.
Mesurage des débits, pressions et
grandeurs électriques
Relevés de mesurage
Débits classés
Le débit oscille entre 85 et 330 m3/h. On a considéré ici 6 classes de débit autour des valeurs figurant au pied des colonnes.
On constate que:
Avec un débit max. de 330 m3/h et une distribution
prépondérante entre 85 et 220 m3/h, les débits sont très inférieurs à la valeur
de dimensionnement de 430 m3/h.
-> mauvais dimensionnement en débit
Report des points de fonctionnement sur la caractéristique de la pompe actuelle
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On constate que: |
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la pompe est très mal dimensionnée en pression (à
la p de réglage 3 bar, le débit Q à 50 Hz serait > 600 m3/h,
loin du point de fct nominal de la pompe) |
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la pompe est mal dimensionnée en débit (la zone de
travail la plus fréquente est située au 1/3 du Qnom et le Qmax
mesuré au 2/3 du Qnom) |
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le moteur asynchrone ancien a vraisemblablement un
rendement réduit (travail à basse vitesse) |
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le rendement de la pompe, malgré le CF, est
modeste (les points de fct à 50 Hz de la zone jaune, signalés en vert,
sont éloignés de l’optimum) |
Optimisations
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Pompe redimensionnée en pression et débit (3 bar,
320 m3/h) et moteur synchrone IE4 |
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Nous avons choisi une pompe dont le
rendement est maximum proche de la zone de débit le plus fréquent (125 à
215 m3/h) |
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Les conditions permettent un réglage
proportionnel |
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Caractéristiques nouvelle pompe |
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Résultats
Pour chaque plage de débit, on considère la pression avant
et après et le rendement des divers composants avant et après. Comme il n'y a
pas d'ajout ou de suppression de composants, on a le même nombre de rendement à
considérer. Dans les calculs ci-dessous, le rendement des convertisseurs est
inclus dans le rendement des moteurs.
Dans les situations à débits variables (vitesse variable),
le calcul des rendements implique de disposer des caractéristiques et de prendre
garde à considérer les bonnes
valeurs. A ce titre, on considèrera le Détail No 8 pour ce qui est du rendement
d'une pompe tournant à vitesse réduite.
Pour les moteurs asynchrones, le rendement chute
relativement rapidement avec la féquence. En-dessous de 40 Hz, il faut disposer
du rendement réel qui diffère de plus en plus fortement du rendement à 50 Hz.
Nous avons considéré ici, pour chacune des 6 classes de
débit Q (90, 135, 177, 217, 271, 323 m3/h), les calculs suivants:
Δp avant optimisation (30 mCE constant) et après
(proportionnel selon courbe de réglage en orange sur la caractéristique de la
nouvelle pompe)
Phydr = Δp * Q
ηpompe avant, rendement de la pompe avant
optimisation (points verts sur la caractéristique de la pompe actuelle)
ηpompe après, rendement de la pompe après
optimisation (gros points oranges sur la courbe de rendement de la
caractéristique de la nouvelle pompe)
ηmoteur , rendement des moteurs avant et après
selon caractéristique des moteurs à vitesse variable, inclus le rendement du CF
Pel avant et après (pas explicité dans le
tableau ci-dessous), Pel = Phydr / ηtot = Δp *
Q / ηpompe *ηmoteur
Energie ou consommation annuelle avant et après: E = Nh * Pel
On constate que:
Le réglage proportionnel permet une baisse de la pression,
à l'exception du fonctionnement à débit max.
La puissance hydraulique est réduite d'autant
La nouvelle pompe à un rendement beaucoup plus élevé dans
les plages de débit les plus fréquentes
Le nouveau moteur à un excellent rendement. La différence
avec celui de l'ancien moteur augmente lorsque la vitesse est réduite
Le mauvais dimensionnement de la pompe actuelle conduit à
des vitesses de rotation basses qui péjorent le rendement du moteur et du
convertisseur.
La baisse de consommation est de l'ordre de 50% à régime
réduit.
Elle dépasse globalement 40%.