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Series 3 Plus Antisurge Controller

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IM301 (6.0.1)

xIM301

Chapitre 1 Synoptique

Les applications et les caractéristiques de ce régulateur sontrésumées dans le présent chapitre.

Figure 1-1 Les compresseurs dynamiques possèdent au moins deuxéléments de contrôle

Applications

Un compresseur axial ou centrifuge nécessite au moins deux cir-cuits de contrôle, comme illustré dans la Figure 1-1 : un circuit pourrégler son flux d’entrée et l’autre pour régler son flux anti-pompage(recycle ou échappement).

Figure 1-2 Système de contrôle de base d’un compresseur

Dans une application de compresseur à section simple, un régula-teur anti-pompage peut être associé à un régulateur de perfor-mance, afin de fournir un contrôle de capacité précis comportant unminimum de recycle ou d’échappement, que les conditions relativesà la vitesse, à la géométrie (angle de l’aube guide), à la compositiondu gaz et en entrée soient définitives ou variables. Dans l’exemple

Discharge

Suction Suction

B l o w

o f f

Recycle

Discharge

PIC — Performance Controller

UIC — Antisurge Controller

FT

UIC

TT TTPT PT

FY PICPort 1

PTFY

Port 2



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Chapitre 1: Synoptique

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illustré dans la Figure 1-2, le régulateur de performance règle lapression de refoulement d’un compresseur fonctionnant à vitesseconstante, en actionnant une vanne d’étranglement. Le régulateuranti-pompage actionne l’ouverture de la vanne de recycle de façonsuffisante à empêcher le pompage.

Figure 1-3 Compresseur à sections multiples doté de vanne de recyclepartagée

Afin de protéger efficacement un compresseur à sections multiples,en particulier s’il présente des flux latéraux, chaque section doitposséder son propre régulateur. Les régulateurs anti-pompage de lasérie 3 Plus sont en mesure de fournir ce type de protection mêmelorsque la machine dispose d’une seule vanne de recycle oud’échappement (voir Figure 1-3) ou si le flux traversant certainessections ne peut être directement mesuré (voir Figure 1-4).

Figure 1-4 Compresseur à sections multiples présentant des flux latéraux

UIC1 — Valve-Sharing Master Antisurge ControllerUIC2 — Valve-Sharing Companion Antisurge Controller

PTFT PT

UICPort 1FY

PTFT PT

UIC1 2

PT

Port 1 Port 1

PT

UIC2

FT FT PTPTFT

UIC1

UIC3

FYFYFY




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Figure 1-5 P&ID simplifiés pour compresseurs opérant en série

Lorsque plusieurs compresseurs sont reliés en série ou en parallèlepour obtenir un débit plus rapide ou un rapport de compression plusélevé, des réseaux de régulateurs anti-pompage et de performancepeuvent répartir la charge totale et prévenir un pompage avec unminimum de recyclage. Dans de tels systèmes (voir Figure 1-5 et

Figure 1-6), chaque compresseur ou section de compresseur estéquipé d’un régulateur anti-pompage propre. Dans une applicationde répartition de la charge en parallèle, il est également possibled’utiliser des régulateurs anti-pompage pour régler le flux à traversun circuit de recycle à froid.

Dans toutes ces applications, les régulateurs anti-pompages sontégalement en mesure de fournir un contrôle de limitation de leurrefoulement maximum et de leurs pressions d’aspiration minimales.Là où une vanne de recycle constitue un élément de contrôle opti-mal pour une autre variable de restriction, un régulateur de perfor-mance peut faire office de circuit de contrôle de limitation auxiliairepour un régulateur anti-pompage.

Port 2

LSIC UICPort 1

PTTT TT

PT PT

FT

PICFY

FT

LSIC

Port 2

UICPort 1

TT TT

PT PT

FYSIC

FY

Port 1

FY

Port 1SIC

LSIC —SIC —

Load-Sharing ControllerSpeed Controller

PIC —UIC —

Station Pressure ControllerAntisurge Controller



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Figure 1-6 P&ID simplifiés pour compresseurs opérant en parallèle

Port 1

TT TTPT

Port 2

LSIC FY

TIC —UIC —

Temperature ControllerAntisurge ControllerPIC —

SIC —

Station Pressure Controller

Fuel ControllerCRIC —LSIC —

Cold Recycle ControllerLoad-Sharing Controller

FY PTFT

Hot Recycle

SIC

FY

TT TTPT

FY

FY PTFT

Hot Recycle

FY

PT

Cold Recycle

FY

UIC

PIC CRIC

FY

TT

TICPort 1

UICSIC LSIC

Port 1

Port 2




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Autrescaractéristiques

Cette révision de logiciel () offre les caractéristiques suivantes :

• Calculs de proximité de pompage qui restent inchangés mêmeen cas de modification des conditions du processus

• Stratégies de recours (fallback) qui sont en mesure de garantirune protection constante lorsque les entrées de communicationanalogiques et sérielles requises par le calcul de proximité depompage échouent

• une association de Réponses de contrôle en circuit fermé etouvert, en mesure de fournir une protection contre tout endom-magement du compresseur suite au déclenchement d’unpompage et contre tout bouleversement du processus, sansréduire l’efficacité énergétique ni compromettre la capacité dusystème

• Caractéristiques de Contrôle de limitation qui permettentd’accroître le taux de recycle ou d’échappement en fonction desbesoins, afin de maintenir une pression d’aspiration minimum etune pression de refoulement maximum et faciliter le réglage dela capacité d’un régulateur de performance ou d’une variable decontrôle de dépassement de pression

• Découplement d’un circuit qui permet de réduire les interactionsnégatives pouvant survenir entre la capacité d'un compresseuret des circuits de contrôle anti-pompage

• Vanne partagée et Calculs de débit équivalent pour des applica-tions à sections multiples ou relatives à des compresseursopérant en série

• Répartition de charge pour des compresseurs opérant en sérieou en parallèle

• Statuts de fonctionnement qui protègent le compresseur lor-squ’il est en service ou à l’arrêt, au cours des démarrages etdes mises hors service

• Fonctionnement automatique ou manuel à partir d’un tableaude commandes frontal, d’un calculateur central ou d’un systèmede contrôle

• Dispositif de pistage de régulateur redondant qui permet à unrégulateur de faire office de sauvegarde en ligne à l’égard d’unautre régulateur

• Configurations Logicielles I/O de base ou étendues

• Ports I/O analogiques et non intégrés auxquels il est possibled’assigner des fonctions propres à chaque application

• Caractéristiques de la vanne de contrôle qui permet d’adapter lasortie analogique à pratiquement toute vanne de recycle,autorisant ce signal ou son attache inférieure à pister uneentrée analogique et à tester son degré de précision

• Communication sérielle avec régulateurs similaires de la série 3Plus, stations de travail et calculateurs principaux Modbus

• Configuration et Réglage à partir d’un tableau d’ingénierie (dans



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lequel trois séries de paramètres alternés peuvent être stockéeset rappelées) ou d’une station de travail d’ordinateur

Pour obtenir des informations sur les révisions précédentes, veuillezconsulter l’Historique des révisions sur les régulateurs anti- pompage de la série

3 Plus [DS301/V].




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Figure 1-7 Diagramme fonctionnel du compresseur

Parallel ACSs

Recycle Balancing

SP3

ACR (IRF)

PI Algorithm

Dead Zone

e1e2

DEV

1 – S S dSs /dt

Application Function

S

s

n · b2

b

3

· Td

0

· dS

s

/dt

· f

4

(X)

Output Reverse

Valve Flow

or

Output Clamps

Valve Dead BandCompensation

Characterizer

Tight Shut Off

ACS

IVP

OUT Readout

Output Tracking

Manual

Analog Inputs

Calculated and

Valve-Sharingand Pressure Override PIs

Safety On

e

3

P

d

SP2

P

s

b

1

b

Recycle Trip

Surge Detector(fA Mode)

Response

Process Variables

DerivativeResponse

Primary CapacityControl

Control Signal

Station Controller

Valve-Sharing

RTs

Interacting

PIDs & RTs

Loop Decoupling

Remote LowOutput Clamp



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Calculs de lavaleur de

proximité aupompage

Afin d’empêcher tout déclenchement de pompage avec un minimumde recyclage, un régulateur doit déterminer avec précision lemoment où le compresseur se rapproche de la valeur limite dedéclenchement du pompage. Il est toutefois difficile de mesurerdirectement cette distance car elle est fonction du rapport de com-pression, de la mesure du flux, de la vitesse de rotation, de l’angle

de l’aube guide, de la pression, de la température et de la composi-tion du gaz.

Le régulateur anti-pompage peut utiliser un éventail de fonctionspour calculer la valeur de proximité au pompage, dont chacuned’elles renferme un certain nombre d’hypothèses de simplificationdestinées à déterminer un système coordonné, dans lequel la limitede pompage reste inchangée face aux modifications du processus(voir Variables calculées à la page 51, Fonction d’application à lapage 65 et Annexe F).

Stratégies de

recours

Le régulateur anti-pompage peut également offrir de nombreuses

stratégies de recours pour calculer la valeur de proximité aupompage, lorsque des pannes au niveau de l’entrée analogique oudes ports sériels excluent l’utilisation du mode sélectionné fA. Cecilui permet de garantir une protection continue du compresseur

jusqu’à ce que les entrées défectueuses soient restaurées (voirStratégies de recours à la page 70).

Réponses decontrôle

Le régulateur anti-pompage utilise une seule combinaison deréponses de contrôle en mesure d’éviter tout déclenchement depompage, sans qu’il soit nécessaire de bouleverser le processus etsans requérir une marge de contrôle du pompage excessive qui

nécessiterait un surplus d’énergie :• Une réponse proportionnelle intégrée protège le compresseur

contre des perturbations lentes et de faible entité, lorsque celui-ci se rapproche de la valeur de déclenchement du pompage, etactionne la fermeture de la vanne anti-pompage lorsque lamachine s’éloigne de la valeur limite de déclenchement dupompage (voir Réponse PI anti-pompage à la page 84).

• Pour parer à des perturbations rapides, la marge de contrôle dupompage est augmentée temporairement lorsque le compres-seur se rapproche rapidement des la valeur limite de déclenche-ment du pompage, ce qui aura pour effet d’accroître le taux de

recycle à l’approche de cette limite (voir Réponse dérivée à lapage 79).

• Si les PI associés et les réponses dérivées ne permettent pasde maintenir une marge de sécurité appropriée, une réponse encircuit ouvert augmente l’ouverture de la vanne de contrôle, afinde permettre l’augmentation rapide du flux nécessaire àempêcher le pompage (voir Réponse Recycle Trip à la page85).

• Pour terminer, si des circonstances imprévues entraînent le



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déclenchement du pompage, la marge de contrôle du pompageest augmentée en permanence, ce qui a pour effet d’arrêterdéfinitivement le pompage (voir Réponse Safety On à la page80).

Contrôle de

limitation

Le taux de recycle peut être accru selon les besoins, afin de réduire

les pressions de refoulement et d’aspiration (voir Limitation de pres-sion à la page 87). Si d’autres contraintes de processus peuventêtre satisfaites par l’ouverture de la vanne anti-pompage, des cir-cuits de limitation supplémentaires peuvent être mis en œuvre enayant recours à des régulateurs de performance similaires (voir Dis-positif de limitation auxiliaire à la page 88 et Dépassement de pres-sion à la page 88).

Découplement decircuit

Le régulateur peut contrer les effets potentiellement déstabilisantpouvant résulter d’interactions survenant entre les différents circuitsde contrôle qui règlent un compresseur simple, en adaptant son sig-

nal de contrôle en fonction des modifications intervenues dans lesréponses de contrôle des régulateurs similaires (voir Découplementde circuit à la page 88).

Vanne partagée Lorsqu’un compresseur à sections multiples (ou groupe de com-presseurs opérant en série) possède une vanne de recycle oud’échappement unique, il est conseillé d’installer un régulateur deperformance propre à chaque section. Le régulateur qui actionnevéritablement la vanne de recycle est ainsi en mesure de maintenirla vanne suffisamment ouverte pour garantir la protection de toutesection se rapprochant de la valeur limite de déclenchement dupompage (voir Vanne partagée à la page 98).

Calculs de fluxéquivalents

Lorsqu’il n’est pas possible de mesurer le flux circulant à travers unesection d’un compresseur (ou groupe de compresseurs opérant ensérie), son régulateur anti-pompage peut calculer la valeur de prox-imité au déclenchement du pompage en associant une mesure deflux latéral ou de recycle avec le flux indiqué par un régulateur simi-laire protégeant une section adjacente du compresseur (voirMesures de flux équivalents à la page 89).

Charge partagée Des réseaux de régulateurs de performance et anti-pompage peu-

vent être utilisés pour régler et protéger un groupe de compresseursopérant en série ou en parallèle. Ces systèmes de contrôle :

• modifient les performances du compresseur et les taux de recy-cle de telle façon à pouvoir régler la variable de contrôle de lacapacité du régulateur de la station (voir Contrôle de capacitépremier régulateur à la page 99) ;

• augmentent le taux de recycle afin de réduire la variable dedépassement de pression du régulateur de la station (voirDépassement de pression à la page 88) ; et



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• empêchent le compresseur d’effectuer le recyclage avant quetoutes les sections ne fonctionnent à leurs valeurs limites dedéclenchement du pompage, et équilibrent leurs charges lor-sque celles-ci fonctionnent à une valeur distante des valeurslimites (voir Equilibrage de la charge à la page 100).

Pour les systèmes de compresseurs opérant en parallèle, les régu-

lateurs anti-pompage peuvent également équilibrer les taux de recy-cle (voir Equilibrage du recycle à la page 101) et un régulateur anti-pompage spécialement installé à cet effet peut réguler le flux àtravers un dispositif normal de refroidissement du recycle (voir Con-trôle du recycle à froid à la page 102).

Statuts defonctionnement

Les démarrages et mises hors service du compresseur sont effec-tués en séquence essentiellement par le régulateur de perfor-mance. Le régulateur anti-pompage a uniquement pour fonction demaintenir sa vanne de contrôle dans une position telle à réduire lerisque de pompage (voir Statut de fonctionnement à la page 109) :

• Le statut du régulateur peut être contrôlé via des entrées deflux, de pression et/ou de vitesse ou par un régulateur similaire.

• Lorsqu’une mise à l’arrêt a débuté ou a été détectée, le régula-teur anti-pompage peut soit maintenir la position d’ouverture dela vanne de recycle ou l’ouvrir aussi rapidement que possible. Ilmaintiendra ensuite cette vanne ouverte aussi longtemps que lecompresseur sera tenu à l’arrêt, afin de réduire la possibilité dereflux et de rotation inversée. Il peut également refermer com-plètement la vanne, de façon à faire circuler le gaz d’épuration àtravers le compresseur.

• Lorsqu’une mise en service a débuté ou a été détectée, le fonc-

tionnement normal du régulateur anti-pompage aura pour effetde refermer lentement sa vanne de contrôle jusqu’à atteindreune position qui réduise le flux de recycle de la manière la plusefficace possible.

Fonctionnementautomatique ou

manuel

Le régulateur est un dispositif de protection automatique, c’est pour-quoi il ne requiert que peu ou pas d’intervention de la part del’opérateur. Toutefois, il est possible de contrôler son statut et l’évo-lution de votre processus en utilisant soit le tableau de contrôleavant, la fonction de contrôle de l’ordinateur et des caractéristiquesd’entrée/de sortie (voir Fonctionnement continu à la page 26). De

plus, le contrôle direct de la position de la vanne de recycle estégalement possible à partir du tableau avant ou d’un calculateurModbus (voir Fonctionnement manuel à la page 31).

Pistage derégulateurredondant

La redondance double (ou tolérance d’erreur de l’un à l’autre) estune caractéristique standard des régulateurs de la 3 Plus. Ceci sig-nifie que vous pouvez installer un régulateur en tant que sauvegarde«directe» en ligne à l’égard d’un autre régulateur, afin que ce dern-



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ier prenne immédiatement le relais en cas de panne du premier.

Dans une application type (voir Contrôle redondant à la page 35),les deux régulateurs sont interconnectés à travers un Sélecteur decontrôle redondant (RCS), qui relie l’élément de contrôle au régula-teur premier. Le régulateur de sauvegarde piste (c.-à-d. qu’il con-trôle et copie) le statut de fonctionnement et la réponse de contrôle

du premier régulateur via le lien de communication sériel du port 1.Si le relais d’erreur du régulateur n’est plus alimenté, le systèmeprocède immédiatement au transfert du contrôle de votre processusvers l’unité de sauvegarde.

ConfigurationsHardware

Le régulateur peut utiliser l’une ou l’autre des configurations dontdispose le régulateur du compresseur (voir Options Hardware à lapage 37). La configuration de base fournit des terminaux situés àl’arrière du tableau pour ses circuits I/O, alors que l’option I/O éten-due utilise des modules de raccordement extérieurs.

I/O analogiqueset non intégrés

Chacune des huit entrées analogiques (voir Entrées analogiques àla page 38) est testée en la comparant à des valeurs limitesd’alarme fixées individuellement. Bien que les entrées soientdéfinies pour la plupart des fonctions, certaines d’entre elles peu-vent utiliser des canaux appropriés ou inexploités.

La sortie analogique OUT1 est généralement utilisée pour déter-miner la position d’une vanne de recycle ou d’échappement, alorsque la sortie analogique OUT2 peut commander un afficheur à dis-tance pour une variable sélectionnée par un utilisateur (Sortiesanalogiques à la page 42).

Un ou deux des cinq relais de contrôle peuvent être installés poursignaler des pannes hardware et de test automatique. Aux autresrelais sera attribuée une série de conditions déterminant le fonction-nement du régulateur et du processus (voir Sorties non intégrées àla page 45 et Relais de panne à la page 45). A l’inverse, les fonc-tions des sept entrées non intégrées (voir Entrées non intégrées à lapage 44) sont prédéfinies et ne peuvent être modifiées.

Caractéristiquesdes vannes de

contrôle

Le signal de contrôle du déclencheur peut être raccordé à uneborne, adapté à une vanne à ouverture instantanée, linéaire, directeou inversée, ou de pourcentage équivalent, et compensé pour unebande inactive ou une fuite en faible débit (voir Variables Sortie à la

page 103). Le régulateur peut également détecter un écart excessifdu signal de contrôle du déclencheur par rapport à sa valeur définie(voir Test de Reboucle Sortie à la page 42) ou de la vanne de recy-cle par rapport à sa position établie (voir Test Position de vanne à lapage 43).

Le régulateur anti-pompage fournit également des algorithmes desélection du signal en valeur basse et absolue pour le contrôle part-agé de la vanne de recycle avec un autre dispositif (voir Borne desortie Remote Low à la page 106 et Pistage sortie à la page 108).



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Communicationsérielle

Tous les régulateurs de la série 3 Plus possèdent quatre Ports séri-els (voir page 48) :

• Les ports 1 et 2 sont utilisés pour coordonner leurs actions avecd’autres régulateurs CCC (voir Contrôle de limitation, Découple-ment de circuit, Calculs de flux équivalents, Vanne partagée,Répartition de charge, Statuts de fonctionnement et Pistage

régulateurs redondants).• Les ports 3 et 4 sont utilisés pour la communication et le con-

trôle ordinateur (voir Fonctionnement continunti à la page 26 etla Feuille de données Modbus régulateurs anti-pompage série 3 Plus [DS301/M]) à l’aide des commandes RTU Modbus. Cecipermet au système de contrôle d’un calculateur ou à un logicielde support d’un régulateur associé à un ordinateur (tel quenotre système COMMAND) de contrôler le fonctionnement devotre compresseur. Certains de nos programmes de supportpeuvent également modifier la configuration et le réglage durégulateur.

Configuration etréglage

Chaque régulateur est adapté à une application spécifique suite àl’attribution de valeurs déterminant sa configuration et deparamètres de réglage (voir Annexe A). Cette opération peut s’effec-tuer à partir du tableau d’ingénierie ou d’un ordinateur disposant del’un de nos programmes de configuration.

Si votre application nécessite des changements de routine auniveau de la configuration ou du réglage d’un régulateur, près detrois séries de valeurs de paramètres peuvent être mémorisées.Des procédures sont fournies au niveau du tableau d’ingénieriepour définir ces séries alternatives, qui indiquent la série utilisée eteffectuent le passage vers la série souhaitée (voir Séries deParamètres alternatives à la page 112).

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