Ainsi, vous vous apprêtez à évaluer un système d'air comprimé ?

L'évaluation de votre système d'air comprimé est la première étape dans l'amélioration de son rendement énergétique. Les entreprises intéressées à évaluer leur système d'air comprimé peuvent le faire en faisant appel à leurs experts internes ou éventuellement à un consultant ou à un entrepreneur habilité. L'évaluation initiale consiste en une série de contrôles précis complétée par des vérifications ponctuelles continues. Il convient de procéder de façon méthodique, c'est-à-dire réaliser une analyse de chacun des composants et de la façon dont ils interagissent.

Un spécialiste qualifié peut vous aider à réaliser l'évaluation et à formuler les recommandations visant l'amélioration du système. Demandez à votre entreprise d'électricité une liste des firmes habilitées et expérimentées de votre région. Nombre de distributeurs d'électricité provinciaux et municipaux offrent des services d'assistance technique pour de telles évaluations. Vous pourriez même obtenir une aide financière auprès des gouvernements fédéral et provinciaux, et des entreprises d'électricité locales, pour couvrir une partie des coûts de l'évaluation du système et de la mise en œuvre de mesures d'amélioration des immobilisations.

Une fois que les paramètres importants du fonctionnement du système dans son ensemble ont été mesurés et que vous avez bien compris ce fonctionnement, les secteurs auxquels il faudra prêter attention seront mis en évidence.

D'autres initiatives d'amélioration devront surtout se concentrer sur les anomalies constatées durant l'évaluation initiale, en parallèle avec la surveillance continue des fuites d'air, des pressions dans le système, des débits et températures, de la qualité de l'air, de la consommation d'énergie et des points de consigne des dispositifs de régulation.

Les étapes courantes d'un programme d'amélioration d'un système d'air comprimé comprennent notamment :

  • Le relevé et la collecte des caractéristiques nominales des équipements, des volumes des réservoirs, des diamètres et longueurs des tuyauteries, et l'établissement d'un schéma du système.
  • L'établissement d'une base de références en mesurant les niveaux actuels de rendement du système d'air comprimé.
  • L'établissement des niveaux prescrits de rendement en matière de pressions, de consommation d'énergie et de qualité de l'air du système.
  • L'analyse des données de rendement, l'examen de l'historique de fonctionnement, le relevé et le calcul des coûts de fonctionnement en vue d'identifier les points qui exigent des améliorations.
  • L'évaluation des variantes de configurations du système et des autres mesures d'amélioration en vue de déterminer les meilleures options techniques et économiques.
  • La détermination des meilleures options techniques et économiques d'optimisation des sous-composantes du système.
  • L'élaboration d'un plan de mise en œuvre des améliorations pour parvenir à une optimisation permanente.
  • L'analyse des pratiques d'entretien et d'achat.
  • La prise en compte des anomalies actuelles et des besoins futurs de l'installation en matière d'air comprimé.
  • Une réponse à la question : existe-t-il une meilleure méthode d'approvisionnement et d'utilisation de l'air comprimé ?

Les besoins en air comprimé sont définis en termes de qualité et de quantité de l'air, et du niveau de pression recherché pour les utilisations finales dans votre installation. Une analyse approfondie des besoins va garantir qu'un système d'air comprimé possède une configuration adéquate. Le coût de production de l'air comprimé est d'autant plus élevé que l'est la qualité de l'air. Un air de qualité plus élevée nécessite en principe des équipements additionnels, ce qui non seulement augmente les investissements initiaux en capital, mais rend plus coûteux le fonctionnement de l'ensemble du système en termes de consommation d'énergie et de coûts d'entretien.

a. Collecte des caractéristiques nominales des équipements

Une première étape du processus consiste à collecter les caractéristiques nominales des équipements. Pour cela, on relève les données des plaques signalétiques et des rapports d'exploitation, manuels d'utilisation et bons de commande.

On devra, dans ce recensement, relever les informations et points de consigne figurant sur les plaques signalétique de tous les équipements du système d'air comprimé, y compris les compresseur(s) d'air, refroidisseurs de sortie, sécheurs d'air, réservoirs, filtres et dispositifs de régulation. Il faudra faire un schéma de votre système de production et de distribution d'air comprimé en y indiquant les dimensions des tuyauteries, les points de prise d'air, et les soupapes ou robinets. On relèvera également le type et les caractéristiques des machines ou outils situés au long du parcours du système d'air comprimé.

b. Établissement d'une base de références

En vue d'établir la base de références de votre système, vous devrez mesurer plusieurs paramètres de rendement. La base de références va en principe comporter un profil des charges d'air comprimé. Ce profil montre de quelle façon la demande en air et la consommation d'énergie des compresseurs varient avec le temps. Une installation présentant de courtes périodes de forte demande trouverait avantage à la mise en place d'installations de stockage, alors qu'une installation avec un profil de charges variable tirerait probablement parti de modes de régulation sophistiqués.

La Figure 25 montre un exemple de profil de charge.

L'évaluation d'un système d'air comprimé doit en principe comporter les mesures, évaluations et calculs ci-après :

  • Mesures des pressions d'air en fonction du temps.
  • Différences de pression en divers emplacements entre le refoulement du compresseur et les utilisations finales importantes.
  • Consommation en ampères ou en kW du compresseur en fonction du temps. (Note : les mesures électriques ne doivent être effectuées que par du personnel habilité).
  • Débit d'air dans le système (calculé ou mesuré directement), de préférence en fonction du temps. Ce débit se calcule facilement en utilisant la durée en charge par rapport à la durée totale de fonctionnement dans le cas de compresseurs munis d'un compteur horaire.
  • Températures ambiantes et d'air des compresseurs.
  • Coûts d'exploitation calculés pour l'électricité, (eau ou eau réfrigérée), l'entretien et les taxes à partir des données recueillies.
  • Identification et mesure des fuites dans le système.
  • Chutes de pression ou pressions différentielles aux équipements desservis.
  • Identification des usages abusifs de l'air comprimé.
  • Évaluation des dispositifs de filtration d'air en termes de chutes de pression et d'efficacité.
  • Évaluation des réservoirs d'air comprimé.
  • Évaluation des sécheurs d'air (points de rosée prescrits, consommation d'énergie et chutes de pression spécifiés).
Exemple de profil de la pression d'air comprimé et du courant absorbé par le moteur

Figure 25 - Exemple de profil de la pression d'air comprimé et du courant absorbé par le moteur (avec la permission de Manitoba Hydro)

 

c. Analyse des données de rendement et fixation des niveaux de rendement

Une fois les mesures effectuées et les normes de rendement fixées, on peut procéder à l'analyse des données en vue de déterminer si le système répond aux besoins de l'installation. L'analyse devra faire ressortir les domaines d'anomalies et identifier les possibilités d'amélioration éventuelles.

L'optimisation du rendement maximal d'un compresseur d'air nécessite une étude de la relation et de l'interaction des composantes qui constituent le système, en plus d'une évaluation distincte de chaque composante.

Les aspects à évaluer comprennent :

  • Type, puissance et état des compresseurs. On évaluera les compresseurs pour déterminer s'ils conviennent à l'usage prévu et pour connaître leur état général. On peut estimer l'efficacité d'un compresseur à partir des spécifications du fabricant adaptées aux conditions du site. L'installation d'un compresseur doit également être évaluée en termes d'emplacement, d'admission d'air, de ventilation et de récupération de chaleur.
  • Réservoirs primaires et secondaire. On évaluera l'efficacité du réservoir d'air comprimé en termes d'emplacement et de dimension. Dans l'ensemble, les compresseurs d'air doivent montrer qu'ils sont en mesure de satisfaire les besoins en air du système - sauf pour de courtes périodes de temps de demande élevée pendant lesquelles l'air pourra être fourni par un ou plusieurs réservoirs. On devra également penser à répondre à d'éventuelles demandes à l'aide de réservoirs d'air secondaires.
  • Dispositifs de régulation des compresseurs. Vérifier que les points de consigne sont appropriés. Dans le cas de compresseurs multiples, les plages de pression de mise en marche ou à l'arrêt d'un compresseur doivent être réglées.
  • On examinera la propreté des filtres de même que leur adéquation à l'application. Les chutes de pression à travers les filtres devront être évaluées aux fins d'estimation des pertes d'énergie entraînées par le filtre considéré. On vérifiera que le programme d'entretien et de changement des filtres est approprié, et l'on envisagera l'achat de filtres plus efficaces.
  • On peut mesurer le rendement des refroidisseurs de sortie et séparateurs d'humidité, ainsi que l'efficacité du refroidissement; on recommandera alors des modifications réalisables ou l'installation de nouveaux systèmes.
  • On vérifiera si les sécheurs d'air conviennent aux usages prévus de l'air comprimé rencontrés dans l'installation. Il est important de consigner la taille des sécheurs, les chutes de pression, le rendement global des sécheurs, et d'envisager des modifications à ces derniers en fonction des spécifications de volume et de qualité de l'air.
  • Purgeurs automatiques. L'emplacement, l'état et l'efficacité de tous les purgeurs devront être évalués; des options visant une meilleure efficacité énergétique devront être recommandées s'il y a lieu.

D'autres aspects à prendre en compte incluent :

  • Stabilité de la pression du système (l'usine présente-t-elle des problèmes de pression).
  • Puissance spécifique du système (combien faut-il de kW pour produire 100 pcm) ou combien de $ par 100 pcm.
  • Stabilité des points de rosée (présence d'eau dans l'air).
  • Débits de pointe, débit moyen et débit minimal (le système de production est-il en mesure d'assurer ces débits de façon appropriée).
  • Températures de crête, moyenne et minimale de la salle des compresseurs (les compresseurs et sécheurs sont-ils en mesure de fonctionner correctement dans ces conditions).
  • Coûts annuels et horaires d'entretien et de fonctionnement (est-il plus coûteux d'entretenir un compresseur que d'en acheter un nouveau).

d. Mise sur pied d'un plan

Une fois que les débits de pointe et moyen sont connus et que les niveaux de rendement ont été établis, il devient possible de calculer la valeur des économies d'énergie en fonction des différentes solutions.

Les éléments à prendre en compte comprennent :

  • Identification des équipements qui peuvent être arrêtés.
  • Choix et utilisation des dispositifs de régulation des compresseurs et des régulateurs de débit.
  • Possibilités de réduction de la taille des équipements ou d'achat de nouveaux équipements s'il y lieu.
  • Évaluation des possibilités de minimiser les heures de fonctionnement des équipements d'air comprimé.
  • Choix approprié des compresseurs d'air (nombre d'étages, type de compresseur et modes de régulation).

Au moment du choix d'équipements neufs ou de remplacement destinés à votre système d'air comprimé, rappelez-vous d'appuyer votre décision sur le coût global de fonctionnement du cycle de vie prévu. Évitez les décisions d'achat ne reposant que sur le prix initial. Procurez-vous les spécifications techniques des compresseurs auprès du Compressed Air Gas Institute (CAGI) afin de comparer les caractéristiques à pleine charge d'une marque par rapport à une autre. En plus de vous donner un avis impartial, votre entreprise d'électricité locale vous proposera souvent les noms de spécialistes qualifiés, dans votre région, en mesure de vous aider dans la planification de votre système d'air comprimé.

e. Points à prendre en compte pour engager un vérificateur en air comprimé

Vous aurez parfois besoin d'aide pour entreprendre une évaluation en matière d'air comprimé ou pour planifier l'expansion d'un nouveau système. Voici une liste de questions méritant réflexion et qui pourraient vous aider à prendre votre décision¹:

  • Quelles sont les références antérieures et quel est le niveau de connaissance de l'entreprise et de la personne qui vont procéder au travail ?
  • Dans quelle mesure le fournisseur de services comprend-il bien les notions d'efficacité énergétiques et de compromis en matière d'économie ?
  • À quel point le fournisseur de services est-il familier avec la totalité des aspects et des types de compresseurs d'air, y compris l'alimentation en air et la demande d'air ?
  • Dans quelle mesure connaît-il bien les autres équipements et dispositifs connexes ? (sécheurs, filtres, réservoirs, tuyauterie, applications, etc.)
  • Dans quelle mesure le fournisseur de services comprend-il bien mon industrie et les produits que nous fabriquons ou que nous transformons ?
  • Jusqu'à quel point son rapport ou ses conseils seront-ils objectifs ? (Tente-il juste de nous vendre des équipements ou des services supplémentaires, ou bien son travail a-t-il été effectué de manière impartiale et indépendante?)
  • À quel point le fournisseur de services est-il réceptif ? (se montre-t-il disponible pour faire des essais en minimisant les impacts sur l'installation et/ou pour procéder à ces essais pendant les nuits/fins de semaine)
  • Les essais pourront-ils être effectués avec un minimum de supervision ?
  • Que comprendra l'évaluation du système d'air comprimé et quel sera le type de rapport final fourni ?
  • Le rapport final pourra-t-il être présenté à la direction aux fins d'élaboration d'un programme de rendement énergétique et d'une analyse de rentabilisation ?
  • À quel point le fournisseur de services est-il réceptif en ce qui a trait aux pratiques et procédures de santé et sécurité ?

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