Dispositif de surveillance permanente des machines et installations frigorifiques à compresseur

Abstract

 Dispositif permettant la surveillance permanente d'une machine ou installation frigorifique à compresseur fonctionnant par évaporation et liquéfaction d'un fluide évolutif qui prend sa chaleur de vaporisation sur le liquide d'utilisation du froid.
Une sonde thermométrique est disposée en permanence dans le carter d'huile du compresseur (S1), sur la tubulure de refoulement de celui-ci (S2) et sur sa tubulure d'aspira­tion (S3).
Application à la prévision des risques de pannes.

Description

[0001] Comme on le sait, les machines frigorifiques à com­presseur comportent un circuit d'évolution d'un fluide con­venablement choisi, qui comprend un évaporateur où le fluide, introduit à l'état liquide, passe à l'état gazeux en absor­bant les calories de changement d'état, un compresseur élevant la pression du gaz, un liquéfacteur où le gaz comprimé et convenablement refroidi se liquéfie, et un détendeur précédant le retour du fluide dans l'évaporateur.

[0002] Les calories absorbées par le fluide dans l'évaporateur sont prises sur un liquide, saumure ou mélange eau-glycol, qui circule dans les locaux à refroidir et que l'on appelera ci-après liquide d'utilisation.

[0003] Il arrive que des anomalies de fonctionnement, d'abord insidieuses et non décelées à temps, conduisent à des pannes brutales nécessitant le remplacement de pièces et de sous-­ensembles et immobilisant la machine en pleine période de travail.

[0004] Le demandeur s'est posé le problème de pouvoir détecter les anomalies de façon simple, alors qu'elles en sont encore à leur début, de manière que les grosses réparations puissent être programmées à l'avance.

[0005] Il a trouvé - ce qui n'était pas évident - que l'on pouvait résoudre ce problème par l'observation de sondes thermométriques, montées en permanence en des points conve­nablement choisis de la machine ou de l'installation.

[0006] Il a constaté en effet que pour un fluide évolutif donné les températures en des points déterminés se stabilisent à des valeurs assez précises et que l'on peut déduire d'une variation de quelques degrés centigrades des indications sur la nécessité de visiter certaines parties de l'installation. L'invention apporte donc le moyen de surveiller de façon très simple et sans machinerie compliquée l'état de fonction­nement d'une installation frigorifique du type considéré.

[0007] On n'obtiendrait pas le même résultat en surveillant par exemple le compresseur au moyen d'indicateurs de pression placés sur l'aspiration et le refoulement du com­presseur comme cela a été proposé dans DE-U-8 428 748 parce qu'il peut arriver que la pression ne varie pas lors du début d'une détérioration mécanique, alors que la température varie, de sorte qu'à ce point de vue, l'emploi de sondes thermométriques est meilleur.

[0008] Les indications de ces sondes, constituées par exemple par des thermistances, peuvent être transmises à un point central où il sera facile de les surveiller et de les comparer. Elles pourront aussi être transformées en signaux d'alarme.

[0009] Les sondes principales sont associées au compresseur qui occasionne les pannes les plus fréquentes, une sonde étant placée dans le carter d'huile, une autre sur le refou­lement du compresseur et une troisième sur son aspiration.

[0010] Pour une machine donnée, on a observé que les tempé­ratures aux trois points désignés se stabilisant en fonction­nement à une valeur déterminée, qui dépend du type de l'ins­tallation, tandis qu'une anomalie, soit mécanique, soit dans l'état physique du fluide évolutif aspiré, se traduit par une augmentation de la température du gaz refoulé ou de la tempé­rature de l'huile du carter, ou par une diminution de la température d'aspiration.

[0011] A ces trois sondes, il est avantageux d'ajouter une quatrième sonde, placée sur la sortie du liquide d'utilisa­tion refroidi dans l'évaporateur.

[0012] Il est encore avantageux d'ajouter deux autres sondes placées respectivement à la sortie du liquéfacteur sur le trajet du fluide évolutif et à l'entrée de l'eau de refroi­dissement du liquéfacteur.

[0013] La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple, permettra de bien compren­dre comment l'invention peut être réalisée.

La figure 1 représente un schéma d'une installation frigorifique équipée selon l'invention.

La figure 2 montre schématique le groupement des in­dications provenant des sondes.

[0014] Sur la Figure 1, on voit en 1 l'évaporateur où le fluide évolutif choisi, par exemple le monochlorodifluoro­méthane (fréon 22), passe à l'état gazeux en absorbant les calories de changement d'état, en 2 le compresseur qui aspire par 3 le gaz formé dans l'évaporateur, en 4 le liquéfacteur qui reçoit par 5 le gaz refoulé par le compresseur et le res­titue en 6 à l'état liquide, enfin, en 7, le détendeur qui abaisse la pression du fluide avant son retour dans l'évapo­rateur 1.

[0015] Le circuit d'utilisation des frigories produites dans l'évaporateur a son départ en 8 et son retour en 9. Le liquide incongelable de ce circuit est généralement constitué par un mélange d'eau et de glycol.

[0016] Selon l'invention, trois sondes thermométriques S1, S2, S3 sont associées au compresseur 2.

[0017] L'une de ces sondes S1, placée dans le carter du com­presseur, indique la température de l'huile de graissage. La sonde S2, placée sur le refoulement 5 du compresseur, donne la température du gaz refoulé.

[0018] Une élévation de l'une ou l'autre de ces températures ou des deux, au-dessus de la température généralement observée en fonctionnement stabilisé, détecte une anomalie du compres­seur, par exemple un mauvais fonctionnement d'un clapet ou encore une mauvaise circulation de l'huile de graissage ou encore une charge de fluide évolutif insuffisante. On a observé par exemple que,sur une ins­tallation où la température du gaz sortant du compresseur est normalement comprise entre 87 et 90°C, une montée de la température à 95°C laisse prévoir la nécessité où l'on se trouvera prochainement de visiter les clapets du compresseur et de les changer.

[0019] La troisième sonde S3, placée sur l'aspiration du com­presseur, doit indiquer normalement une température assez basse puisque c'est celle du fluide évolutif gazeux sortant de l'é­vaporateur. Mais il peut arriver que le débit dans le circuit d'utilisation raccordé en 8 et 9, soit insuffisant, par exemple par suite d'encrassement, pour amener dans l'évaporateur les calories nécéssaires à la vaporisation complète du fluide évolutif.

[0020] Dans ce cas, le compresseur aspire par 3 un mélange de gaz et de liquide, ce qui est nuisible à son fonctionnement.

[0021] L'abaissement de la température indiquée par la sonde S3 permettra de déceler ce risque de panne. Par exemple dans le cas du fréon 22 ® la température en S3 est normalement de 4°C et un abaissement à 2°C ou moins doit alerter le surveil­lant de l'installation.

[0022] Cette sonde S3 pourra être avantageusement complétée par une sonde S4 placée sur le départ 8 du liquide d'utilisa­tion sortant de l'évaporateur.

[0023] L'anomalie susdite sera encore mieux détectée par la comparaison différentielle des indications fournie par les sondes S3, S4. Cette anomalie aura en effet pour résultat de diminuer la différence des températures indiquées par ces sondes, qui est normalement de 3 à 5°C.

[0024] On peut encore avec avantage disposer deux autres sondes S5 et S6 respectivement sur le trajet du fluide évolutif sortant du liquéfacteur 4 et sur l'entrée 10 de l'eau de refroidissement dudit liquéfacteur, qui est en général de l'eau à la température ambiante puisée sur le réseau de distribution.

[0025] On a constaté qu'une anomalie dans le fonctionnement du liquéfacteur 4 se traduit par une augmentation de la dif­férence des températures indiquées par les sondes S5 et S6 et que, par exemple dans le cas d'utilisation de "fréon 22" ® la différence normale est de 2°C, de sorte qu'une différence supérieure à 4°C doit être jugée anormale.

[0026] On donne ci-après un tableau rassemblant les fonctions des sondes dans l'exemple qui vient d'être décrit.

SONDE	CONTROLE	VALEUR NORMALE	TEMPERATURE DE DEFAUT
S1	Température de carter d'huile du compresseur	50°C	55°C
S2	Température de refoulement du compresseur	90°C	95°C
S3	Température d'aspiration du compresseur	4°C	2°C
S4	Température de départ du fluide d'utilisation refroidi	6°C	4°C
S3 & S4	Température différentielle	entre 3 & 5°C	2°C
S5	Température du fluide évolutif sortie liquéfaction	entre 28 & 30°C	34°C
S6	Température d'entrée d'eau de refroidissement au condenseur	26°C	30°C
S5 & S6	Température différentielle correcte	2 à 4°C	5°C

[0027] Les sondes thermométriques utilisées étant généralement des thermistances à fil de platine, alimentées par un poten­tiel constant, donnent un courant électrique dont l'intensité est une mesure de la température.

[0028] Il est donc facile de grouper les galvanomètres, don­nant les températures aux différents points, sur un même tableau installé en un point central comme le montre la figure 2. Les équipages mobiles de ces galvanomètres pourront même déclencher une alarme quand leur position correspondra à une anomalie jugée dangereuse. Pour les sondes telles que S3 et S2 ainsi que S5 et S6, qui nécessitent une observation différentielle, il sera facile de prévoir un montage électro­nique traduisant la différence des indications et fournissant une alarme quand la variation de cette différence franchit un seuil.

Revendications

1. Dispositif permettant la surveillance permanente d'une machine ou installation frigorifique à compresseur, fonctionnant par évaporation et liquéfaction d'un fluide évolutif qui prend sa chaleur de vaporisation sur un fluide d'utilisation à froid, mis en circulation dans l'enceinte devant être maintenue à basse température avant de revenir à l'évaporateur, ladite machine comportant une sonde ther­mométrique (S1) disposée en permanence dans le carter d'huile du compresseur, caractérisé en ce qu'une deuxième sonde thermométrique (S2) est prévue sur le refoulement du com­presseur, une troisième sonde (S3) sur sa tubulure d'aspi­ration et une quatrième sonde (S4) sur la tubulure (8) par laquelle le fluide d'utilisation du froid sort refroidi de l'évaporateur (1).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux autres sondes (S5, S6) sont placées respec­tivement, l'une (S5) sur la tubulure par laquelle le fluide évolutif sort du liquéfacteur (4) et, l'autre (S6) sur la tubulure (10) par laquelle le fluide de réfrigération de ce liquéfacteur entre dans celui-ci.

3. Dispositif selon l'une des revendication précédentes, caractérisé en ce que les sondes sont des thermistances four­nissant un courant électrique fonction de la température et en ce que les appareil donnant les températures par la valeur des courant produits sont groupés pour la surveillance en un même point de l'installation.

Dessins