EP3830469B1 - Connected backfeeding installation and method for operating such an installation - Google Patents
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- EP3830469B1 EP3830469B1 EP19759729.7A EP19759729A EP3830469B1 EP 3830469 B1 EP3830469 B1 EP 3830469B1 EP 19759729 A EP19759729 A EP 19759729A EP 3830469 B1 EP3830469 B1 EP 3830469B1
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Definitions
- the present invention relates to a connected countdown installation and a method of operating such an installation. It applies, in particular, to gas transport networks to export surplus renewable gas from a distribution network to a transport network with greater reception capacity, by supplying a larger consumption area. vast, even storage, thanks to the storage facilities connected to it.
- Biogas production is experiencing strong growth in Europe and its valorization conditions the creation of a sustainable methanization sector.
- biomethane defines the gas produced from raw biogas from the anaerobic methanization of organic waste (biomass) or by high temperature gasification (followed by synthesis by methanation); purified and treated to make it interchangeable with mains natural gas.
- biomethane into the natural gas network is already carried out in Europe.
- natural gas distributors find themselves faced with situations of lack of outlet. In fact, the consumption of domestic customers varies on average from 1 to 10 between winter and summer on public distributions.
- the injection of biomethane is initially possible only if it is done at a flow rate lower than the minimum flow rate recorded during periods of lower consumption or if the biomethane is produced as close as possible to consumption. When production exceeds quantities consumed, this tends to saturate the distribution networks during hot seasons. This situation limits the development of the biomethane production sector through the congestion of natural gas distribution networks.
- the countdown station is a work of the transport operator allowing the transfer of gas from the distribution network to the transport network with a large storage capacity, via a gas compression station.
- the countdown station can be located either near the expansion station, or at another location where the transmission and distribution networks intersect.
- the countdown therefore integrates a gas compression function to adapt it to the constraints imposed by the downstream of this compressor, that is to say the transport network.
- Current countdowns are fixed installations in which compressors are placed in buildings. Each compressor is driven by an electric motor connected to the electrical network.
- the pressure and flow of gas in the distribution network are very variable, in particular depending on the injection of biogas by a producer or the consumption of gas by consumers, for example industrial sites.
- the simple regulation of gas pressure in the distribution network can thus lead to activating the reverse installation to export gas into the transport network, then a few moments later, release gas from the transport network to supply it to the network. of distribution.
- the operation of the countdown installation may thus be only partially effective.
- the configurations of distribution networks are changing, particularly when a biogas supplier is connected to it and injects biogas into it or disconnects from it.
- gas consumption on this distribution network may increase or decrease, for example when a factory or large consuming area is installed or when it is shut down. Again, the operation of the countdown installation may be partially ineffective.
- the present invention aims to remedy all or part of these drawbacks.
- the prediction means implements dynamic learning and profiles of consumers, suppliers, capacities and response times of the countdown facility.
- the prediction means implements artificial intelligence algorithms and/or neural networks.
- the prediction means uses historical data, in particular, for a large number of dates and times, pressures observed at different points of the distribution network and triggering and stopping of safety devices, pressure relief , countdowns, consumption, injections.
- the prediction means uses weather data.
- the prediction means uses the topology of the distribution network, with its branches and the positions of the sensors.
- the prediction means uses operating rise curves of the expansion station and the countdown installation.
- the prediction means is configured to determine preferential times for maintenance or inspection stops minimizing a cost function of these stops.
- the prediction means is configured to predict pressures, within a horizon of a few minutes or a few hours.
- the prediction means is configured to predict maximum and minimum setpoint pressure values.
- the countdown installation further comprises a means of determining a load rate of each compressor as a function of the pressure evolution prediction, the automaton controlling the operation of each compressor to achieve the determined charging rate.
- the countdown installation further comprises a means of determining a loading rate of each compressor as a function of the prediction of the evolution of the quality, the automaton controlling the operation of each compressor to achieve the determined charging rate.
- the analysis of other compound contents is optional and is only carried out if there is a proven risk of contamination of the transport network 10 (example: reversal of a biomethane with a high CO 2 content without the possibility of dilution on the distribution networks 15 and transport 10, or operated at a very high pressure).
- the countdown installation is equipped with a counting chain consisting of a counter and a local or regional energy determination device in accordance with legal metrology.
- the configuration is chosen by a study of the different advantages and disadvantages in terms of costs, availability, size, and possibility of evolution of the compression unit.
- the suction pressure to be considered is the service pressure of the distribution network 15, which depends in particular on the injection pressures of the biomethane producers 17.
- the construction pressure at discharge to be considered is the maximum service pressure (“PMS” ) of the transport network, for example 67.7 bars.
- PMS maximum service pressure
- a recycling circuit 27 provided with a valve 28 can be provided. The recycling circuit expands gas at the second pressure and injects it upstream of the compressor when at least one compressor is put into operation, under the control of a controller 25.
- each compressor 21 can be carried out with oil or with a dry seal. In the first case, certain filtration arrangements are put in place (see below).
- the automaton 25 performs the functions of piloting 24, operating control, loading rate and stopping of each compressor 21 and regulation and stability 18 of the network 15.
- automaton means an automaton or a computer system or a set of automatons and/or computer systems (for example one automaton per function).
- filtration is provided in the gas quality compliance function, upstream of compression to recover any liquids and dust contained in the gas coming from the distribution network 15.
- a coalescer filter 22 is installed at the outlet of the compressor 21, for example with a manual purge and a visual level.
- a cooling system 23 cools all or part of the compressed gas to maintain the temperature downstream, towards the transport network 10, at a value below 55°C (equipment certification temperature). To ensure the operation of the cooling system 23, it is sized from relevant ambient temperature values according to meteorological histories.
- Delivery station 12 is an installation, located at the downstream end of the transport network, which allows the delivery of natural gas according to the needs expressed by the customer (pressure, flow rate, temperature, etc.). It is therefore the gas expansion interface from the transport network 10 to the distribution network 15 or to certain industrial installations. The delivery station 12 therefore integrates expansion valves to reduce the pressure to adapt to the conditions imposed downstream.
- Data logging is carried out to document operating conditions.
- the countdown installation In the event of an emergency, the countdown installation is isolated from the distribution network 15, by closing the valve 14. An “emergency stop” function makes it possible to stop and secure the countdown installation.
- the countdown installation is also equipped with pressure and temperature safety devices 26. There is no automatic venting unless contraindicated by safety studies.
- the countdown installation is equipped with fire and gas detection systems 26. A means of protection against overflows is provided to protect the devices, in the form of a physical organ such as a restriction orifice or by the via an automation.
- the flow rate of a countdown can vary from a few hundred to a few thousand Nm 3 /h depending on the case.
- FIG. 2 represents the gas transmission network 10, the distribution network 15, the consumers 16, the biomethane producers 17, the expansion and delivery station 12 and the countdown installation 30.
- the transport network 10 is provided with a communicating pressure sensor 31 and a communicating flow sensor 32.
- the distribution network 15 is provided with a communicating pressure sensor 33 and a communicating flow sensor 34.
- a communicating weather information source 35 provides geolocated weather data.
- the biomethane producers 17 are connected to the distribution network 15 by injection points equipped with communicating flow sensors 36.
- a computer network (not shown), for example the Internet on a mobile telephone network, connects all the communicating sensors.
- the storage and prediction means 8 analyzes the data received from the various sensors and the source 35, in particular the pressure 33 and flow sensors 34 and provides, depending on the meteorological data and the days and times of the week (taking into account taking into account public holidays and summer and winter hours), a prediction of consumption on the distribution network 15.
- the exchange of gas quality data makes it possible to determine the characteristics of the gas such as the composition or the GC (High Calorific Value) at the level of the backflow installation and to avoid carrying out additional analyzes on this backflow installation.
- this innovation therefore makes it possible to save on certain analyzers and thus reduce investment costs on reverses, but also to temporarily dispense with certain analyzers.
- the biomethane stations injecting into the distribution network in question record process gas and safety information in real time, this information is then sent via internet link to a server processing this data and making it accessible to the distribution network manager. 15.
- the sharing of pressures and flow rates in real time from the distribution network 15 connected to the backflow installation 30 is carried out by pressure sensors connected and positioned on certain critical points of the distribution network 15 highlighted by static studies and dynamic. This sharing of data makes it possible to optimize the management of the countdown installation (in particular on stopping/starting and charging) and to secure the process by anticipating the risks and impacts on the distribution network 15.
- THE figures 3 And 4 describe transport and distribution networks and a control algorithm that can be implemented, this making it possible to define the load level, the need to start a compressor (case where the load rate is equal to 100% ). Likewise, a low threshold can be defined allowing a compressor to be stopped.
- a transport network 10 and a distribution network 15 are interfaced by a countdown installation 30 and a relaxation and distribution station 42. Note that the countdown installation 30 can be fixed, mobile (for example made up of transportable modules on trucks) or scalable (the installation including locations and connectors for adding compressors).
- the coefficients k are determined by simulation or by measurements on the network which may require testing, they can also be derived from artificial intelligence by learning.
- the coefficients k express the importance (in other words, the weight or criticality) of the measurement point in relation to the control constraint. If the information from simulation or prior measurement analysis only designates a restrictive measurement point for control, then this is called a critical point (it is the point used for control). In the proposed algorithm, the coefficient k makes it possible to change the critical point according to changes in pressure evolutions.
- the operation optimization component aims to make network pressure and flow data available to the transport network 10 operating teams, both in real time and over a period of several months. This allows the operator to visualize the network pressure and flow data in the form of a functional diagram. He can thus analyze a situation more quickly and better understand his intervention by having knowledge of all the parameters of the network, something which is not the case today. This also allows alarms to be raised when simultaneously the countdown installation 30 is operating and the injection station 12 is delivering. This feedback to the operator is based on the technology used for the “@home” applications of National Dispatching and Regional Surveillance Centers (CSR), in retrieving information from the remote management system and presenting it in a form that can be directly used by the intervention teams.
- CSR National Dispatching and Regional Surveillance Centers
- the data made available to the operating teams are the source data resulting from the acquisition, as well as all the data (intermediate and final) calculated by the algorithms proposed for the implementation of the invention, these calculated data being time stamped. .
- This data allows intervention teams to carry out their own analyses, for example simple pro rata calculations or by comparison with similar situations already encountered.
- the data collected allows, thanks to their timestamp, the operating teams to evaluate the time they have before a need for intervention, to evaluate the consequences of a reduction in the load rate on a possible postponement of the intervention, or even a capacity for non-intervention.
- the computer network for the installation of countdowns also integrates remote diagnostics and remote maintenance functionalities for the internal operational teams of the transport network manager 10 and the contractors in charge of part of the maintenance.
- the innovation lies in the possibility of remotely viewing the views of the supervision/human-machine interface of the countdown installation and of being able to configure the analyzers remotely and not only in person.
- the automaton 25 triggers the operation of at least one compressor 21 and, possibly, the valve 28. Conversely, when the pressure of the distribution network 15 crosses, while decreasing, the second limit value thus fixed, the automaton 25 stops the operation of each compressor 21.
- the automaton 25 receives and stores instantaneous pressure and flow values coming from the various sensors, in particular the remote pressure 33 and flow sensors 34.
- the automaton 25 receives and puts also in memory, preferably, instantaneous gas quality values captured remotely from the countdown installation 30.
- the automaton 25 receives and stores meteorological data, in particular the air temperature and the wind.
- the automaton 25 makes a prediction of consumption on the distribution network 15, based on the data stored in memory, the day of the week and the time and the weather data received.
- the day of the week, the time, the air temperature and the wind allow, in particular, the automaton 25 to predict the consumption of consumers 16, by statistical and predictive processing of data stored in memory, for example over a period of one hour.
- an evolution of the pressure in the network is predicted. distribution 15.
- step 73 the prediction of the evolution of the pressure in the network upstream of the reverse installation is carried out, and the prediction of the evolution of the gas quality upstream of the reverse installation.
- the first limit value 91 is increased to a value 92 greater than or equal to this maximum 93.
- This case occurs, for example, when producers inject biomethane into the distribution network a few moments before the probable start of professional, industrial or commercial consuming installations of gas at times 95 and 96. This avoids triggering the compression of gas by the compressor 21, followed, a few moments later, by the stopping of this compressor 21 and the stopping of the expansion and delivery station 12 .
- the third limit value 98 is set at a value 99 less than or equal to this minimum 97.
- This case occurs, for example, a few moments before the probable shutdown 101 of professional, industrial or commercial installations consuming gas while biomethane producers begin, at a moment 100, an injection of biomethane of which we know, by declaration or by learning , that the duration will extend beyond the predicted reduction in consumption. This avoids triggering the expansion and delivery station 12 followed, a few moments later, by stopping the expansion and delivery station and stopping the gas compression by the compressor 21.
- the four limit values are thus optimized to limit the number of start and stop cycles of each compressor 21 and the number of start and stop cycles of the expansion and delivery station 12.
- the automaton 25 determines whether the gas pressure in the distribution network 15 exceeds the first or fourth limit values upwards or the second or third limit value decreases. If yes, the automaton 25 triggers, respectively, the stopping of at least one compressor 21, the stopping of the expansion and delivery station 12, the stopping of each compressor 21 or the activation of the expansion station and delivery 12.
- the automaton 25 commands the operation of each compressor 21 to stop when the quality of gas at the inlet of each compressor 21 is lower than the determined quality limit value.
- step 76 the capture of physical quantities of pressure and flow.
- the controller 25 controls the operation of the recycling circuit 27 and the valve 28 to dampen the pressure oscillations upstream and downstream of each compressor 21. Then, we return to step 71.
- the automaton 25 determines the compression load values to be applied based on the pressure evolution prediction. During step 78, the automaton 25 regulates the operation of each compressor 21 to achieve the charging rate thus determined. Optionally, the automaton 25 also determines, during step 77, compression load values to be applied according to the prediction of evolution of the gas quality. In this case, during step 78, the automaton 25 regulates the operation of each compressor 21 to achieve the charging rate thus determined.
- Flow regulation means that the flow passing through the compressor is constant when the station is operating. On the other hand, it is indeed the suction pressure (for example in a medium pressure network) which triggers the starting and stopping of the compressor when this pressure reaches the limit values set during step 74.
- Figure 6 represents an example of evolution of the pressure 80 upstream of the compressor and the flow rate 81 of the compressor, in a case where the limit value of starting pressure of the compressor is at 4.2 bars and where the limit value of stopping pressure of the compressor is at 2.5 bars.
- the controller regulates the compressor operation to have a constant flow rate of 700 Nm 3 /h.
- FIG. 7 illustrates an example of evolution of the pressure 80 upstream of the compressor and the flow rate 81 of the compressor with a set pressure value upstream of the compressor of 4 bars, as a function of the flow rate 82 of gas consumed by consumers on the distribution network , the flow rate 83 of gas injected by biomethane producers into the distribution network.
- the gas flow 84 supplied by the transport network.
- a first compressor ensures the operation of the reverse installation up to its operating limit. If necessary, the controller controls the operation of a second compressor to supplement the gas flow passing through the reverse installation.
- the two types of regulation have the same objectives, namely to maintain the situation in a stable state for as long as possible, and thus limit the frequent accelerations and declarations of compressors and/or the successive stopping and starting of compressors, or even of control stations. delivery.
- the choice of mode of Control is done manually by an operator based on historical data and his analysis of future events.
- the algorithmic transcription of the choice for a countdown station is the ratio of proportionality between the pressure and the flow rate, that is to say, the importance of a variation in flow rate in relation to a variation in pressure at the suction of the compression.
- the control mode is pressure, especially if there is very little flexibility between the minimum and maximum possible pressures at the compression suction.
- the flow coefficient “Cv” given as a function of the opening percentage and the pressure measurements make it possible to recalculate the flow passing through the valve.
- centrifugal compressor For a centrifugal compressor, the dimensions (flow and efficiency coefficients, and the rotation speed of the compressor or the power consumed by the compressor motor) and the pressure measurements make it possible to recalculate the flow passing through a compressor.
- Another method for a centrifugal compressor is to take the pressure differential across the inlet volute (common term “dp-eye” or “eye dp transmitter”), the model usually being supplied by the compressor supplier.
- the flow rate is calculated from the dimensions of the piston (compressed volume, dead spaces, rotation speed, and which can take into account the control parameter of the valves if they are controlled) and the pressure measurements allow the compressed flow to be recalculated.
- the countdown installation further comprises a means of determining a loading rate of each compressor as a function of the prediction of the evolution of the quality, the automaton controlling the operation of each compressor to achieve the determined charging rate.
- the means for determining the limit value preferably comprises a means for determining the absorption capacity of a non-compliant gas (of low quality) downstream of the backflow installation, capacity making it possible to avoid treatment or to exceed the processing capacities of existing installations.
- a predictive system is the statistical prediction of a subsequent state of a system. Such a system is based on the statistical association of past values of input parameters called “predictors” to at least one past output state.
- the impact of the predictors on the output state is not initially known and is subject to learning.
- Learning then consists of assigning to each type of predictor a statistical weighting according to the relevance of the past values of the predictor in the estimation of the known past state of the system.
- Such an approach therefore consists of presupposing that the relative impact of all the predictors is unknown or modifiable depending on the learning.
- a set of coefficients can evolve over time as new predictor and state values are recorded in the database on which the learning algorithm is based.
- the predictions implemented are based on dynamic learning and predictors such as profiles of consumers, suppliers, capacities and response times of compressors of the installation, countdown, inertia and safety.
- Dynamic learning based on machine learning algorithms, artificial intelligence and/or neural networks, means that the predictive system uses historical data, in particular, for a large number of predictors such as dates and times, pressures observed at different points of the distribution network and triggering and stopping of safety, relaxation, countdowns, consumption, injections. In variants, these data are supplemented by meteorological data. The predictive system continues to collect this data when this predictive system is then used to trigger the operation and shutdown of the timer installation and its components such as valves.
- the predictive model with the topology of the distribution network, with its branches and the positions of the sensors.
- the predictive model with the rise curves in operation of the expansion station and the countdown installation, for example.
- we provide the predictive model with the initial setpoint and permanent safety limit pressures for each branch of the distribution network.
- the predictive system receives all the pressure, flow, and gas analysis values (depending on needs, one or more constituents of the molar composition or total sulfur, water content, etc.) captured on the distribution network, upstream and downstream of the expansion station and the backflow installation.
- the predictive system predicts the evolution of the pressure upstream or downstream of a pressure installation and therefore, depending on a pressure safety value not to be exceeded, the need to start or stop the The countdown installation or, on the contrary, the relaxation station of the transport network.
- the predictive system makes it possible to regulate the operation of the countdown installation and the expansion stations so as not to have to stop the countdown or the biomethane producer whose gas quality does not allow it to be transported downstream of the countdown.
- the predictive system thus characterizes time constants and safety constants and predicts pressure values and/or pressure setpoint values, for different regimes (injection, consumption, countdown and/or expansion, simultaneous or not) and different moments (in the year, in the week and/or in the day).
- a preventive emergency stop signal is provided for the installation of a countdown as soon as the prediction anticipates a pressure drop below the minimum setpoint value.
- the predictive system determines preferential times for maintenance or inspection stops, on the same basis. These preferential moments are those which minimize a cost function of these stops.
- the setpoint and safety values are maintained but the pressure or gas quality prediction is used to determine whether a setpoint value will be exceeded without changing the operating regime of the expansion station. and the installation of countdowns and, if so, whether this overrun will be temporary. If this overrun is not going to be temporary, the operating regime of the expansion station and the countdown installation is modified. Likewise, the prediction of pressure or gas quality is used to determine whether a safety value will be exceeded without modifying the operating regime of the expansion station and the countdown installation and, if so, the operating regime of the expansion station and the countdown installation is modified.
- the predicted setpoint values are implemented for the automatic operation of the components of the expansion station and the countdown installation. For example, as soon as the pressure in the distribution network becomes, at the expansion station and the backflow installation, lower than the predicted minimum setpoint value, the expansion station is put into operation. On the contrary, as soon as the pressure of the distribution network becomes, at the level of the expansion station and the backflow installation, greater than the predicted maximum setpoint value, the backflow installation is put into operation.
- the set value and safety terms can be uniform on the distribution network or, on the contrary, different depending on the portions and branches of the network, these portions and branches being equipped with at least one pressure and/or flow sensor .
- the means 7 for determining pressure limit setpoint values comprises, for this purpose, an energy and/or economic gain and cost calculator.
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Description
La présente invention concerne une installation de rebours connectée et un procédé de fonctionnement d'une telle installation. Elle s'applique, en particulier, aux réseaux de transport de gaz pour exporter des excédents de gaz renouvelable d'un réseau de distribution vers un réseau de transport disposant d'une plus grande capacité d'accueil, en alimentant une zone de consommation plus vaste, voire de stockage, grâce aux installations de stockage qui lui sont raccordées.The present invention relates to a connected countdown installation and a method of operating such an installation. It applies, in particular, to gas transport networks to export surplus renewable gas from a distribution network to a transport network with greater reception capacity, by supplying a larger consumption area. vast, even storage, thanks to the storage facilities connected to it.
La production de biogaz connaît une forte croissance en Europe et sa valorisation conditionne la création d'une filière de méthanisation pérenne. Dans la suite, le « biométhane » définit le gaz produit à partir du biogaz brut issu de la méthanisation anaérobique de déchets organiques (la biomasse) ou par gazéification haute température (suivie d'une synthèse par méthanation) ; épuré et traité de façon à le rendre interchangeable avec du gaz naturel de réseau.Biogas production is experiencing strong growth in Europe and its valorization conditions the creation of a sustainable methanization sector. In the following, “biomethane” defines the gas produced from raw biogas from the anaerobic methanization of organic waste (biomass) or by high temperature gasification (followed by synthesis by methanation); purified and treated to make it interchangeable with mains natural gas.
Si la méthode de valorisation la plus courante est la production de chaleur et/ou d'électricité, la valorisation sous forme de carburant et l'injection de biométhane dans le réseau de gaz naturel sont aussi en développement.If the most common recovery method is the production of heat and/or electricity, recovery in the form of fuel and the injection of biomethane into the natural gas network are also under development.
L'injection de biométhane dans le réseau de gaz naturel est déjà réalisée en Europe. Dans un contexte de fort développement du biométhane, les distributeurs de gaz naturel se trouvent face à des situations de manque d'exutoire. En effet, les consommations des clients domestiques varient en moyenne de 1 à 10 entre l'hiver et l'été sur les distributions publiques. L'injection de biométhane n'est initialement possible que si elle se fait à un débit inférieur au débit minimal relevé pendant les périodes de plus faibles consommations ou si le biométhane est produit au plus proche des consommations. Lorsque la production dépasse les quantités consommées, cela tend à saturer les réseaux de distribution lors des saisons chaudes. Cette situation limite le développement de la filière de production de biométhane par la congestion des réseaux de distribution de gaz naturel. Plusieurs solutions ont été identifiées pour résoudre ce problème : le maillage des réseaux de distribution pour augmenter les capacités de consommation du biométhane produit par la multiplication des consommateurs raccordés, la modulation de la production de biométhane selon les saisons et les besoins de consommation, la micro-liquéfaction et compression pour stocker les productions de biométhane pendant les saisons de faible consommation, le développement d'usages du gaz (pour la mobilité, notamment), ainsi que la réalisation de postes de rebours entre les réseaux de distribution et de transport de gaz naturel.The injection of biomethane into the natural gas network is already carried out in Europe. In a context of strong development of biomethane, natural gas distributors find themselves faced with situations of lack of outlet. In fact, the consumption of domestic customers varies on average from 1 to 10 between winter and summer on public distributions. The injection of biomethane is initially possible only if it is done at a flow rate lower than the minimum flow rate recorded during periods of lower consumption or if the biomethane is produced as close as possible to consumption. When production exceeds quantities consumed, this tends to saturate the distribution networks during hot seasons. This situation limits the development of the biomethane production sector through the congestion of natural gas distribution networks. Several solutions have been identified to resolve this problem: the networking of distribution networks to increase the consumption capacities of biomethane produced by the multiplication of connected consumers, the modulation of biomethane production according to the seasons and consumption needs, the micro -liquefaction and compression to store biomethane production during seasons of low consumption, the development of gas uses (for mobility, in particular), as well as the creation of countdown stations between the natural gas distribution and transport networks.
Les installations de rebours sont ainsi une des solutions identifiées pour développer les capacités d'injection de biométhane. Ces installations permettent d'exporter des excédents de biométhane d'un réseau de distribution vers le réseau de transport, en les comprimant et les réinjectant dans ce réseau de transport pour ainsi bénéficier de sa plus grande capacité de stockage de gaz. Ainsi, les producteurs ne devraient plus limiter leurs productions et la rentabilité de leurs projets serait plus facilement assurée. Le poste de rebours est un ouvrage de l'opérateur de transport permettant le transfert de gaz depuis le réseau de distribution vers le réseau de transport disposant d'une grande capacité de stockage, par l'intermédiaire d'une station de compression de gaz. Le poste de rebours peut être localisé soit à proximité du poste de détente, soit à un autre endroit où les réseaux de transport et de distribution se croisent.Backflow installations are thus one of the solutions identified to develop biomethane injection capacities. These installations make it possible to export surplus biomethane from a distribution network to the transport network, by compressing them and reinjecting them into this transport network to thus benefit from its greater gas storage capacity. Thus, producers would no longer have to limit their production and the profitability of their projects would be more easily ensured. The countdown station is a work of the transport operator allowing the transfer of gas from the distribution network to the transport network with a large storage capacity, via a gas compression station. The countdown station can be located either near the expansion station, or at another location where the transmission and distribution networks intersect.
Le rebours intègre donc une fonction de compression du gaz pour l'adapter aux contraintes imposées par l'aval de ce compresseur, c'est-à-dire le réseau de transport. Les rebours actuels sont des installations fixes dans lesquelles les compresseurs sont placés dans des bâtiments. Chaque compresseur y est entraîné par un moteur électrique raccordé au réseau électrique.The countdown therefore integrates a gas compression function to adapt it to the constraints imposed by the downstream of this compressor, that is to say the transport network. Current countdowns are fixed installations in which compressors are placed in buildings. Each compressor is driven by an electric motor connected to the electrical network.
Cependant, la pression et le débit du gaz dans le réseau de distribution sont très variables, notamment en fonction de l'injection de biogaz par un producteur ou de la consommation de gaz par des consommateurs, par exemple des sites industriels. La simple régulation en pression de gaz dans le réseau de distribution peut ainsi mener à activer l'installation de rebours pour exporter du gaz dans le réseau de transport, puis quelques instants plus tard, détendre du gaz du réseau de transport pour le fournir au réseau de distribution. Le fonctionnement de l'installation de rebours peut ainsi n'être que partiellement efficace.However, the pressure and flow of gas in the distribution network are very variable, in particular depending on the injection of biogas by a producer or the consumption of gas by consumers, for example industrial sites. The simple regulation of gas pressure in the distribution network can thus lead to activating the reverse installation to export gas into the transport network, then a few moments later, release gas from the transport network to supply it to the network. of distribution. The operation of the countdown installation may thus be only partially effective.
Par ailleurs, les configurations des réseaux de distribution évoluent, notamment lorsqu'un fournisseur de biogaz y est relié et y injecte du biogaz ou s'en déconnecte. Parallèlement, la consommation de gaz sur ce réseau de distribution peut augmenter ou réduire, par exemple lors de l'installation d'une usine ou d'une grande surface consommatrice ou lors de son arrêt. De nouveau, le fonctionnement de l'installation de rebours peut se montrer partiellement inefficace.Furthermore, the configurations of distribution networks are changing, particularly when a biogas supplier is connected to it and injects biogas into it or disconnects from it. At the same time, gas consumption on this distribution network may increase or decrease, for example when a factory or large consuming area is installed or when it is shut down. Again, the operation of the countdown installation may be partially ineffective.
Aujourd'hui, les équipements du rebours sont pilotés automatiquement en fonction des ordres télétransmis par un opérateur et/ou par des informations directement collectées sur le site de l'installation de rebours. Les systèmes mis en oeuvre ne permettent donc pas un pilotage optimal de l'installation en prenant en compte des éléments collectés extérieurement au site du rebours. De plus, la supervision de l'installation de rebours et la configuration des analyseurs n'est possible qu'en présentiel, sur l'installation de rebours. Cela exige ainsi une présence forte des équipes opérationnelles sur place.
On connait le document
We know the document
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.The present invention aims to remedy all or part of these drawbacks.
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise une installation de rebours comportant :
- au moins un compresseur pour comprimer du gaz en provenance d'un réseau,
- un automate de commande de fonctionnement d'au moins un compresseur,
- un moyen de communication à distance pour recevoir au moins une valeur instantanée de pression captée à distance sur le réseau en amont de l'installation de rebours,
- un moyen de prédiction d'évolution de la pression dans le réseau en amont de l'installation de rebours, en fonction, au moins, des valeurs de pression reçues,
- un moyen de détermination d'une valeur limite de pression pour l'arrêt ou le démarrage d'au moins un compresseur en fonction de la prédiction d'évolution de la pression,
- at least one compressor for compressing gas coming from a network,
- a controller for controlling the operation of at least one compressor,
- a means of remote communication for receiving at least one instantaneous pressure value captured remotely on the network upstream of the countdown installation,
- a means of predicting the evolution of the pressure in the network upstream of the backflow installation, depending, at least, on the pressure values received,
- a means for determining a pressure limit value for stopping or starting at least one compressor as a function of the pressure evolution prediction,
Dans des modes de réalisation, le moyen de prédiction met en oeuvre un apprentissage dynamique et des profils de consommateurs, de fournisseurs, de capacités et des temps de réponse de l'installation de rebours.In embodiments, the prediction means implements dynamic learning and profiles of consumers, suppliers, capacities and response times of the countdown facility.
Dans des modes de réalisation, le moyen de prédiction met en oeuvre des algorithmes d'intelligence artificielle et/ou des réseaux neuronaux.In embodiments, the prediction means implements artificial intelligence algorithms and/or neural networks.
Dans des modes de réalisation, le moyen de prédiction utilise des données historiques, notamment, pour un grand nombre de dates et d'heures, des pressions constatées en différents points du réseau de distribution et des déclenchements et d'arrêts de sécurités, de détente, de rebours, de consommations, d'injections.In embodiments, the prediction means uses historical data, in particular, for a large number of dates and times, pressures observed at different points of the distribution network and triggering and stopping of safety devices, pressure relief , countdowns, consumption, injections.
Dans des modes de réalisation, le moyen de prédiction utilise des données météorologiques.In embodiments, the prediction means uses weather data.
Dans des modes de réalisation, le moyen de prédiction utilise pour chaque consommateur de gaz et pour chaque fournisseur de gaz présent sur le réseau de distribution :
- le profil de consommation ou d'injection de gaz,
- la distance jusqu'à l'installation de rebours,
- le volume de gaz ou la surface de la section moyenne de canalisation, jusqu'à l'installation de rebours.
- the gas consumption or injection profile,
- the distance to the timer installation,
- the volume of gas or the surface area of the average pipe section, up to the installation of backs.
Dans des modes de réalisation, le moyen de prédiction utilise la topologie du réseau de distribution, avec ses embranchements et les positions des capteurs.In embodiments, the prediction means uses the topology of the distribution network, with its branches and the positions of the sensors.
Dans des modes de réalisation, le moyen de prédiction utilise des courbes de montée en fonctionnement du poste de détente et de l'installation de rebours.In embodiments, the prediction means uses operating rise curves of the expansion station and the countdown installation.
Dans des modes de réalisation, le moyen de prédiction est configuré pour déterminer des moments préférentiels pour des arrêts de maintenance ou d'inspection minimisant une fonction de coût de ces arrêts.In embodiments, the prediction means is configured to determine preferential times for maintenance or inspection stops minimizing a cost function of these stops.
Dans des modes de réalisation, le moyen de prédiction est configuré pour prédire des pressions, dans un horizon de quelques minutes ou de quelques heures.In embodiments, the prediction means is configured to predict pressures, within a horizon of a few minutes or a few hours.
Dans des modes de réalisation, le moyen de prédiction est configuré pour prédire des valeurs de pression maximales et minimales de consigne.In embodiments, the prediction means is configured to predict maximum and minimum setpoint pressure values.
Dans des modes de réalisation, l'installation de rebours comporte, de plus, un moyen de détermination d'un taux de charge de chaque compresseur en fonction de la prédiction d'évolution de la pression, l'automate commandant le fonctionnement de chaque compresseur pour atteindre le taux de charge déterminé.In embodiments, the countdown installation further comprises a means of determining a load rate of each compressor as a function of the pressure evolution prediction, the automaton controlling the operation of each compressor to achieve the determined charging rate.
Dans des modes de réalisation, l'installation de rebours comporte, de plus,
- un moyen d'analyse de qualité de gaz à compresser
- un moyen de communication à distance pour recevoir au moins une valeur instantanée de qualité de gaz captée à distance en amont ou en aval de l'installation de rebours,
- un moyen de prédiction d'évolution de la qualité de gaz dans le réseau en amont de l'installation de rebours, en fonction, au moins, des valeurs de qualité reçues,
- un moyen de détermination d'une valeur limite de qualité de gaz pour l'arrêt d'au moins un compresseur en fonction de la prédiction d'évolution de la qualité,
- a means of analyzing the quality of gas to be compressed
- a means of remote communication for receiving at least one instantaneous gas quality value captured remotely upstream or downstream of the countdown installation,
- a means of predicting changes in gas quality in the network upstream of the reverse installation, based, at least, on the quality values received,
- a means for determining a gas quality limit value for stopping at least one compressor based on the prediction of changes in quality,
Dans des modes de réalisation, l'installation de rebours comporte, de plus, un moyen de détermination d'un taux de charge de chaque compresseur en fonction de la prédiction d'évolution de la qualité, l'automate commandant le fonctionnement de chaque compresseur pour atteindre le taux de charge déterminé.In embodiments, the countdown installation further comprises a means of determining a loading rate of each compressor as a function of the prediction of the evolution of the quality, the automaton controlling the operation of each compressor to achieve the determined charging rate.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé de fonctionnement d'une installation de rebours comportant :
- au moins un compresseur pour comprimer du gaz en provenance d'un réseau et
- un automate de commande de fonctionnement d'au moins un compresseur ; procédé qui comporte les étapes suivantes :
- une étape de réception, depuis un capteur distant, d'au moins une valeur instantanée de pression captée à distance de l'installation de rebours,
- une étape de prédiction d'évolution de la pression dans le réseau en amont de l'installation de rebours,
- une étape de détermination d'une valeur limite de pression pour l'arrêt ou le démarrage d'au moins un compresseur en fonction de la prédiction d'évolution de la pression,
- une étape d'arrêt ou de démarrage, respectivement, du fonctionnement d'au moins un compresseur lorsque la pression en entrée de chaque compresseur est inférieure, respectivement supérieure, à la valeur limite de pression déterminée.
- at least one compressor for compressing gas coming from a network and
- a controller for controlling the operation of at least one compressor; process which comprises the following steps:
- a step of receiving, from a remote sensor, at least one instantaneous pressure value captured remotely from the countdown installation,
- a step of predicting the evolution of the pressure in the network upstream of the backflow installation,
- a step of determining a pressure limit value for stopping or starting at least one compressor based on the pressure evolution prediction,
- a step of stopping or starting, respectively, the operation of at least one compressor when the inlet pressure of each compressor is lower, respectively higher, than the determined pressure limit value.
Dans des modes de réalisation, le procédé comporte, de plus :
- une étape de détermination de valeurs de charge de la compression à appliquer en fonction de la prédiction d'évolution de la pression,
- une étape de régulation du fonctionnement de chaque compresseur pour atteindre le taux de charge à appliquer.
- a step of determining the compression load values to be applied according to the pressure evolution prediction,
- a step of regulating the operation of each compressor to achieve the load rate to be applied.
Dans des modes de réalisation, le procédé comporte, de plus :
- une étape de réception, depuis un capteur distant, d'au moins une valeur instantanée de qualité de gaz captée à distance de l'installation de rebours,
- une étape de prédiction d'évolution de la qualité de gaz en amont de l'installation de rebours,
- une étape de détermination d'une valeur limite de qualité de gaz pour l'arrêt de chaque compresseur en fonction de la prédiction d'évolution de la qualité,
- une étape d'arrêt du fonctionnement de chaque compresseur lorsque la qualité de gaz en entrée de chaque compresseur est inférieure, à la valeur limite de qualité déterminée.
- a step of receiving, from a remote sensor, at least one instantaneous gas quality value captured remotely from the countdown installation,
- a step of predicting changes in gas quality upstream of the reverse installation,
- a step of determining a gas quality limit value for stopping each compressor based on the prediction of changes in quality,
- a step of stopping the operation of each compressor when the quality of gas at the inlet of each compressor is lower than the determined quality limit value.
Dans des modes de réalisation, le procédé comporte, de plus :
- une étape de détermination de valeurs de charge de la compression à appliquer en fonction de la prédiction d'évolution de la qualité de gaz et
- une étape de régulation du fonctionnement de chaque compresseur pour atteindre le taux de charge à appliquer.
- a step of determining compression load values to be applied according to the prediction of evolution of the gas quality and
- a step of regulating the operation of each compressor to achieve the load rate to be applied.
Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé étant identiques à ceux de l'installation objet de l'invention, ils ne sont pas rappelés ici.The advantages, aims and particular characteristics of this process being identical to those of the installation which is the subject of the invention, they are not recalled here.
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la
figure 1 représente, sous forme d'un schéma bloc, une installation de rebours objet de l'invention, - la
figure 2 représente, partiellement et sous forme d'un schéma bloc, un réseau de transport et un réseau de distribution munis de moyens de communication avec l'installation de rebours objet de l'invention, - la
figure 3 représente, partiellement et sous forme de schéma, un réseau de transport et de distribution avec des positionnements d'équipements de mesure et de résultats de calcul, - la
figure 4 représente un algorithme de détermination de calcul de charge d'un compresseur en fonction de données distantes, - la
figure 5 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes de fonctionnement d'une installation de rebours objet de l'invention, - la
figure 6 représente des évolutions de débit et de pression lors de la régulation en débit du fonctionnement de l'installation de rebours, - la
figure 7 représente des évolutions de débit et de pression lors de la régulation en pression du fonctionnement de l'installation de rebours, - la
figure 8 illustre, sous forme de courbes, des évolutions de prédiction de pression et de valeur limite de déclenchement d'au moins un compresseur et - la
figure 9 illustre, sous forme de courbes, des évolutions de prédiction de pression et de valeur limite de déclenchement d'un poste de détente et de livraison.
- there
figure 1 represents, in the form of a block diagram, a countdown installation which is the subject of the invention, - there
figure 2 represents, partially and in the form of a block diagram, a transport network and a distribution network provided with means of communication with the countdown installation which is the subject of the invention, - there
Figure 3 represents, partially and in diagram form, a transport and distribution network with positions of measuring equipment and calculation results, - there
Figure 4 represents an algorithm for determining the load calculation of a compressor based on remote data, - there
Figure 5 represents, in the form of a flowchart, the operating steps of a countdown installation which is the subject of the invention, - there
Figure 6 represents changes in flow and pressure during flow regulation of the operation of the backflow installation, - there
Figure 7 represents changes in flow and pressure during pressure regulation of the operation of the backflow installation, - there
figure 8 illustrates, in the form of curves, changes in pressure prediction and trigger limit value of at least one compressor and - there
Figure 9 illustrates, in the form of curves, changes in pressure prediction and triggering limit value of an expansion and delivery station.
La
- l'analyse et le contrôle 19 de la qualité de gaz à compresser en conformité aux prescriptions techniques de l'opérateur de transport,
- le comptage 20 des quantités transférées,
- la compression du gaz en provenance du réseau de
distribution 15, par au moinsun compresseur 21, il s'agit généralement de compresseurs à moteur électrique et à pistons, avec deux ou trois étages de compression, - la
régulation 24 en pression ou en débit, la filtration 22, amont et aval,la gestion 18 de la stabilité du fonctionnement du réseau de distribution,- les organes de sécurité 26 et
- les outils de pilotage 24 et de suivi de l'installation de rebours.
- analysis and
control 19 of the quality of gas to be compressed in accordance with the technical requirements of the transport operator, - counting 20 the quantities transferred,
- the compression of the gas coming from the
distribution network 15, by at least onecompressor 21, these are generally compressors with an electric motor and pistons, with two or three compression stages, -
regulation 24 in pressure or flow, -
filtration 22, upstream and downstream, -
management 18 of the stability of the operation of the distribution network, -
security organs 26 and - 24-hour management and monitoring tools for the countdown installation.
Ces différentes fonctions sont décrites ci-dessous. Il s'y ajoute des utilités (sources électriques, réseau de communication, etc.) nécessaires à la conduite d'une installation industrielle. L'installation de rebours est dimensionnée en tenant compte :
- de la pression d'exploitation du réseau de
transport 10 et de celle du réseau dedistribution 15. La première doit être comprise entre 30 et 60 bars sur le réseau régional et peut atteindre 85 bars sur le réseau principal. La seconde est de l'ordre de 4 à 19 bars sur les réseaux MPC (Réseau Moyenne Pression de type C, soit une pression entre 4 et 25 bars) et inférieure à 4 bars sur les réseaux MPB (Réseau Moyenne Pression de type B, soit une pression entre 50 millibars et 4 bars), - de la capacité maximale de production des producteurs de biométhane 17 susceptibles d'injecter du biométhane dans le réseau de
distribution 15, capacité qui varie de quelques dizaines de Nm3/h pour les plus petites unités, à plusieurs centaines de Nm3/h pour les plus grosses, - de la consommation des consommateurs 16 sur le réseau de
distribution 15, notamment la consommation minimale et - de la faculté du réseau de
distribution 15 à absorber des variations de pression (volume en eau).
- of the operating pressure of the
transport network 10 and that of thedistribution network 15. The first must be between 30 and 60 bars on the regional network and can reach 85 bars on the main network. The second is of the order of 4 to 19 bars on MPC networks (Medium Pressure Network type C, i.e. a pressure between 4 and 25 bars) and less than 4 bars on MPB networks (Medium Pressure Network type B, i.e. a pressure between 50 millibars and 4 bars), - of the maximum production capacity of
biomethane producers 17 capable of injecting biomethane into thedistribution network 15, a capacity which varies from a few tens of Nm 3 /h for the smallest units, to several hundred Nm 3 /h for the biggest, - of
consumer consumption 16 on thedistribution network 15, in particular the minimum consumption and - of the ability of the
distribution network 15 to absorb variations in pressure (water volume).
L'ensemble de ces données permet de déterminer le débit maximal de l'installation de rebours et d'estimer sa durée de fonctionnement. Cette durée peut varier, selon les cas, d'un fonctionnement occasionnel (10 à 15 % du temps) jusqu'à un fonctionnement quasi-permanent. Cet exercice doit aussi intégrer le fait que les installations des producteurs 17 ne sont pas mises en service simultanément mais au fur et à mesure des années.All of these data make it possible to determine the maximum flow rate of the countdown installation and to estimate its operating time. This duration may vary, depending on the case, from occasional operation (10 to 15% of the time) to almost permanent operation. This exercise must also take into account the fact that the installations of
Concernant l'analyse 19 de la conformité du gaz, des écarts existent entre les spécifications de qualité de gaz appliquées aux réseaux de transport 10 et de distribution 15, du fait des différentes pressions d'exploitation, de l'infrastructure, des matériaux, des usages et des interfaces avec les stockages souterrains. Les spécifications des réseaux de transport 10 sont généralement les plus contraignantes que celles des réseaux de distribution 10. Ainsi, pour garantir que l'installation de rebours de gaz du réseau de distribution 15 vers le réseau de transport 10 s'insère dans le fonctionnement opérationnel du réseau de transport 10, les dispositions suivantes sont prévues :
- une unité de déshydratation 29 à l'amont de la
compression 21, pour réduire les risques de condensation sur le réseau haute pression de transport, de formation d'hydrates et de corrosion, - en option, un laboratoire d'analyse des paramètres de combustion (indice de Wobbe, pouvoir calorifique et densité de gaz) pour injecter les injecter les relevés dans le système de détermination des énergies de l'opérateur de transport.
- a
dehydration unit 29 upstream ofcompression 21, to reduce the risks of condensation on the high pressure transport network, hydrate formation and corrosion, - as an option, a laboratory for analyzing combustion parameters (Wobbe index, calorific value and gas density) to inject the readings into the transport operator's energy determination system.
A la discrétion de l'opérateur de transport, l'analyse d'autres teneurs de composés (CO2, H2O, THT, etc.) est optionnelle et n'est réalisée que s'il y a un risque avéré de contamination du réseau de transport 10 (exemple : rebours d'un biométhane avec une forte teneur en CO2 sans possibilité de dilution sur les réseaux de distribution 15 et de transport 10, ou opéré à une pression très élevée).At the discretion of the transport operator, the analysis of other compound contents (CO 2 , H 2 O, THT, etc.) is optional and is only carried out if there is a proven risk of contamination of the transport network 10 (example: reversal of a biomethane with a high CO 2 content without the possibility of dilution on the
Concernant le comptage de gaz 20, l'installation de rebours est équipée d'une chaîne de comptage constituée d'un compteur et d'un dispositif de détermination de l'énergie local ou régional conformément à la métrologie légale.Concerning gas counting 20, the countdown installation is equipped with a counting chain consisting of a counter and a local or regional energy determination device in accordance with legal metrology.
Concernant la compression de gaz, l'unité de compression permet de comprimer le surplus de production de biométhane à la pression de service du réseau de transport 10. En fonction de critères économiques et de disponibilités de l'installation, plusieurs configurations sont possibles, par exemple :
un compresseur 21 réalisant 100 % du besoin de rebours maximum,- deux
compresseurs 21 réalisant chacun 100 % du besoin de rebours maximum où - deux
compresseurs 21 réalisant chacun 50 % du besoin de rebours maximum.
- a
compressor 21 achieving 100% of the maximum countdown requirement, - two
compressors 21 each realizing 100% of the maximum countdown requirement where - two
compressors 21 each performing 50% of the maximum countdown requirement.
La configuration est choisie par une étude des différents avantages et inconvénients en termes de coûts, de disponibilité, d'encombrement, et de possibilité d'évolution de l'unité de compression. La pression d'aspiration à considérer est la pression de service du réseau de distribution 15, qui dépend notamment des pressions d'injection des producteurs de biométhane 17. La pression de construction au refoulement à considérer est la pression maximale de service (« PMS ») du réseau de transport, par exemple 67,7 bars. Pour assurer le démarrage, la protection anti-pompage de chaque compresseur 21 (hors compresseur à pistons) ou le fonctionnement en recyclage stabilisé, un circuit de recyclage 27 muni d'une vanne 28 peut être prévu. Le circuit de recyclage détend du gaz à la deuxième pression et l'injecte en amont du compresseur lors de la mise en fonctionnement d'au moins un compresseur, sous la commande d'un automate 25.The configuration is chosen by a study of the different advantages and disadvantages in terms of costs, availability, size, and possibility of evolution of the compression unit. The suction pressure to be considered is the service pressure of the
L'étanchéité de chaque compresseur 21 peut être réalisée à l'huile ou à garniture sèche. Dans le premier cas, certaines dispositions de filtration sont mises en place (voir ci-dessous).The sealing of each
L'automate 25 réalise les fonctions de pilotage 24, de commande de fonctionnement, de taux de charge et d'arrêt de chaque compresseur 21 et de régulation et de stabilité 18 du réseau 15. On note que, dans toute la description, le terme « l'automate » signifie un automate ou un système informatique ou un ensemble d'automates et/ou de systèmes informatiques (par exemple un automate par fonction).The
Concernant la régulation, l'évolution de la pression du réseau de distribution 15 à proximité de l'installation de rebours est corrélée au débit de gaz transitant par l'installation de rebours. Ces évolutions sont le résultat du fonctionnement dynamique des consommations de gaz sur le réseau de distribution 15, des capacités injectées de biométhane par les producteurs 17 et du fonctionnement de l'installation de livraison, par le biais d'une vanne 14, et de rebours. On intègre donc des possibilités d'adaptation de la plage de fonctionnement de la pression d'aspiration de l'installation de rebours, ainsi qu'une régulation des compresseurs 21 qui peut anticiper les contraintes s'exerçant sur le réseau de distribution 15, selon les configurations rencontrées. C'est une différence avec les postes de livraison sans rebours, pour lesquels la pression est régulée sur le point de livraison de façon à être fixe, quelles que soient les consommations par les consommateurs 16. En conséquence, le mode de régulation (pression ou débit) du flux en rebours vers le réseau de transport 10 est adapté au bon fonctionnement de l'installation de rebours.Concerning regulation, the evolution of the pressure of the
Selon les spécifications des compresseurs et pour éviter leur détérioration ou du fait des contraintes liées au fonctionnement du réseau de transport 10, une filtration est prévue dans la fonction de conformité de qualité de gaz, en amont de la compression pour récupérer les éventuels liquides et les poussières contenues dans le gaz issu du réseau de distribution 15. De plus, dans le cas d'un compresseur 21 à étanchéité à l'huile, un filtre coalesceur 22 est installé en sortie du compresseur 21, par exemple avec une purge manuelle et un niveau visuel.According to the specifications of the compressors and to avoid their deterioration or due to the constraints linked to the operation of the
Un système de refroidissement 23 refroidit tout ou partie du gaz comprimé pour maintenir la température à l'aval, vers le réseau de transport 10, à une valeur inférieure à 55 °C (température de certification des équipements). Pour assurer le fonctionnement du système de refroidissement 23, celui-ci est dimensionné à partir de valeurs de température ambiante pertinentes selon les historiques météorologiques.A
Le poste de livraison 12 est une installation, située à l'extrémité aval du réseau de transport qui permet la livraison du gaz naturel en fonction des besoins exprimés par le client (pression, débit, température...). Il s'agit donc de l'interface de détente du gaz du réseau de transport 10 vers le réseau de distribution 15 ou vers certaines installations industrielles. Le poste de livraison 12 intègre donc des vannes de détente pour diminuer la pression pour s'adapter aux conditions imposées par l'aval.
Pour éviter des phénomènes d'instabilité, l'installation de rebours ne doit pas fonctionner simultanément avec le poste 12 de détente et livraison du réseau de transport 10 vers le réseau de distribution 15. Des valeurs limites de démarrage et d'arrêt de l'installation de rebours sont fixées en conséquence et chaque automate 25 d'une installation combinant détente 12 et rebours est adapté de façon à interdire la simultanéité de ces deux fonctions. Les installations de rebours, lors de leur phase de démarrage, de fonctionnement et d'arrêt, limitent les perturbations du réseau amont (distribution 15) et du réseau aval (transport 10) en évitant notamment de déclencher des sécurités en pression du poste de livraison 12. Les paramètres suivants sont pris en compte :
- nombre de cycles de démarrage et d'arrêt de chaque compresseur 21 et sa compatibilité avec les recommandations du fournisseur du compresseur 21,
- le démarrage et l'arrêt de chaque compresseur 21 par une routine, faisant suite à une temporisation,
- l'utilisation d'un volume tampon (non représenté) en amont de chaque compresseur 21, pour amortir les variations de pression et de débit du réseau de
distribution 15.
- number of start and stop cycles of each
compressor 21 and its compatibility with the recommendations of thecompressor supplier 21, - starting and stopping each
compressor 21 by a routine, following a time delay, - the use of a buffer volume (not shown) upstream of each
compressor 21, to cushion variations in pressure and flow rate of thedistribution network 15.
Une fonction de pilotage et de supervision réalisée par l'automate 25 permet d'obtenir :
- un mode de fonctionnement automatique,
- une visualisation/supervision du fonctionnement de l'installation de rebours et
- le démarrage de l'installation de rebours.
- an automatic operating mode,
- visualization/supervision of the operation of the countdown installation and
- starting the installation countdown.
L'historisation des données est réalisée pour attester des conditions de fonctionnement.Data logging is carried out to document operating conditions.
En cas d'urgence, l'installation de rebours est isolée du réseau de distribution 15, par la fermeture de la vanne 14. Une fonction « arrêt d'urgence » permet d'arrêter et de mettre en sécurité l'installation de rebours. L'installation de rebours est aussi munie de dispositifs de sécurité en pression et en température 26. Il n'y a pas mise à l'évent automatique sauf contre-indication des études de sécurité. L'installation de rebours est équipée de systèmes de détection incendie et gaz 26. Un moyen de protection contre les sur-débits est prévu pour protéger les appareils, sous la forme d'un organe physique tel qu'un orifice de restriction ou par l'intermédiaire d'un automatisme.In the event of an emergency, the countdown installation is isolated from the
On note que le débit d'un rebours peut varier de quelques centaines à quelques milliers de Nm3/h selon les cas.Note that the flow rate of a countdown can vary from a few hundred to a few thousand Nm 3 /h depending on the case.
L'automate 25 est doté :
- d'un moyen de communication à distance 9, configuré pour recevoir au moins une valeur instantanée de pression et au moins une valeur instantanée de qualité de gaz captées à distance sur le réseau en amont de l'installation de rebours,
- d'un moyen de stockage 8 de données historiques et de prédiction,
- d'un moyen de détermination 7 d'une valeur limite de pression pour l'arrêt ou le démarrage d'au moins
un compresseur 21, en fonction de la prédiction d'évolution de la pression, d'un moyen 6 de détermination d'un taux de charge à appliquer à chaque compresseur 21 en fonction de la prédiction d'évolution de la pression, l'automate 25 commandant le fonctionnement de chaque compresseur 21 pour atteindre le taux de charge déterminé,un moyen 5 de prédiction d'évolution de la qualité de gaz dans le réseau en amont de l'installation de rebours, en fonction, au moins, des valeurs de qualité reçues,un moyen 4 de détermination d'une valeur limite de qualité de gaz pour l'arrêt d'au moins un compresseur 21 en fonction de la prédiction d'évolution de la qualité, l'automate 25 commandant l'arrêt d'au moins un compresseur lorsque la qualité en entrée de chaque compresseur est inférieure à la valeur limite de qualité déterminée,un moyen 3 de détermination d'un taux de charge à appliquer à chaque compresseur 21 en fonction de la prédiction d'évolution de la qualité, l'automate 25 commandant le fonctionnement de chaque compresseur pour atteindre le taux de charge déterminé.un moyen 2 de sélection automatique d'un mode de régulation, soit en débit, soit en pression (par exemple, entre deux valeurs limites (SH et SB), le mode de régulation est une régulation en débit et, en dehors de l'intervalle entre ces deux valeurs limites, le mode de régulation est une régulation en pression.
- a remote communication means 9, configured to receive at least one instantaneous pressure value and at least one instantaneous gas quality value captured remotely on the network upstream of the backflow installation,
- a means of storing 8 historical and prediction data,
- a
means 7 for determining a pressure limit value for stopping or starting at least onecompressor 21, as a function of the pressure evolution prediction, - means 6 for determining a load rate to be applied to each
compressor 21 as a function of the pressure evolution prediction, theautomaton 25 controlling the operation of eachcompressor 21 to reach the determined load rate, - a
means 5 for predicting changes in the gas quality in the network upstream of the reverse installation, depending, at least, on the quality values received, - a
means 4 for determining a gas quality limit value for stopping at least onecompressor 21 as a function of the prediction of changes in quality, theautomaton 25 controlling the stopping of at least one compressor when the input quality of each compressor is lower than the determined quality limit value, - a
means 3 for determining a load rate to be applied to eachcompressor 21 as a function of the prediction of the evolution of the quality, theautomaton 25 controlling the operation of each compressor to achieve the determined load rate. - a
means 2 for automatic selection of a regulation mode, either in flow or in pressure (for example, between two limit values (SH and SB), the regulation mode is flow regulation and, apart from the interval between these two limit values, the regulation mode is pressure regulation.
La
Le réseau de transport 10 est muni d'un capteur de pression communicant 31 et d'un capteur de débit communicant 32. Le réseau de distribution 15 est muni d'un capteur de pression communicant 33 et d'un capteur de débit communicant 34. Une source d'informations météorologiques communicante 35 fournit des données météorologiques géolocalisées. Enfin, les producteurs de biométhane 17 sont reliés au réseau de distribution 15 par des points d'injection munis de capteurs de débit communicants 36.The
Un réseau informatique (non représenté), par exemple internet sur réseau de téléphonie mobile, relie tous les capteurs communicants.A computer network (not shown), for example the Internet on a mobile telephone network, connects all the communicating sensors.
Le moyen de stockage et de prédiction 8 analyse les données reçues des différents capteurs et de la source 35, notamment les capteurs de pression 33 et de débit 34 et fournit, en fonction des données météorologiques et des jours et heures de la semaine (en tenant compte des jours fériés et des heures d'été et d'hiver), une prédiction de consommation sur le réseau de distribution 15.The storage and prediction means 8 analyzes the data received from the various sensors and the
L'invention met donc à disposition de l'installation de rebours la collecte et la transmission de données. Elle propose ainsi un échange de données sur trois volets distincts :
- un partage de données entre le gestionnaire du réseau de distribution, en amont de l'installation de rebours, et le gestionnaire du réseau de transport, en aval du rebours,
- la mise à disposition de données « mouvement de gaz » à l'exploitant (accès à des pressions et débits du réseau), exploitant qui peut ainsi orienter certaines interventions comme déterminer les durées suivantes :
- ∘ durée dont il dispose pour intervenir sur l'installation entière ou en partie (exemple, le traitement du gaz, l'analyse du gaz) sans perturber les producteurs de biométhane,
- ∘ durée dont il dispose avant de devoir intervenir sur site avant impact chez le producteur de biométhane, voire la nécessité ou pas, d'intervenir.
- la télé-exploitation et la télémaintenance de l'installation de l'installation de rebours.
- data sharing between the distribution network manager, upstream of the reverse flow installation, and the transport network manager, downstream of the reverse flow,
- the provision of “gas movement” data to the operator (access to network pressures and flow rates), the operator who can thus guide certain interventions such as determining the following durations:
- ∘ duration available to intervene on the entire installation or in part (example, gas treatment, gas analysis) without disturbing biomethane producers,
- ∘ duration available before having to intervene on site before impact at the biomethane producer, or even the need or not to intervene.
- remote operation and remote maintenance of the installation of the reverse installation.
Concernant le partage des données entre les gestionnaires de réseaux, le gestionnaire du réseau de transport 10, en tant qu'exploitant de l'installation de rebours, dispose de données qualité du gaz entrant et des données de pressions et de débit du réseau de distribution.Concerning the sharing of data between the network managers, the
L'échange des données qualité gaz permet de déterminer les caractéristiques du gaz comme la composition ou le PCS (Pouvoir Calorifique Supérieure) au niveau de l'installation de rebours et d'éviter de réaliser des analyses supplémentaires sur cette installation de rebours. Par rapport aux rebours existants, cette innovation permet donc de faire l'économie de certains analyseurs et de réduire ainsi les coûts d'investissement sur le rebours, mais aussi de s'affranchir temporairement de certains analyseurs. Pour ce faire, les postes biométhane injectant sur le réseau de distribution en question enregistrent en temps réel les informations gaz process et sécurité, ces informations sont ensuite envoyées par liaison internet à un serveur traitant ces données et les rendant accessibles au gestionnaire du réseau de distribution 15.The exchange of gas quality data makes it possible to determine the characteristics of the gas such as the composition or the GC (High Calorific Value) at the level of the backflow installation and to avoid carrying out additional analyzes on this backflow installation. Compared to existing reverses, this innovation therefore makes it possible to save on certain analyzers and thus reduce investment costs on reverses, but also to temporarily dispense with certain analyzers. To do this, the biomethane stations injecting into the distribution network in question record process gas and safety information in real time, this information is then sent via internet link to a server processing this data and making it accessible to the distribution network manager. 15.
Différents algorithmes peuvent être utilisés :
- une vérification directe des valeurs sur le réseau de distribution avec les valeurs limites (« seuils ») autorisées sur le réseau aval,
- un calcul des mélanges de gaz réalisés sur le réseau de distribution avec les valeurs limites autorisées sur le réseau aval, par
- ∘ soit un calcul en pourcentage molaire en amont du poste rebours,
- ∘ soit des systèmes de traçage de la qualité par simulation des durées de transits en régime stationnaire, voire en intégrant les régimes dynamiques,
- ο soit des systèmes de construction par maillage (par exemple de type Lagrangien) permettant de la reconstruction (le calcul) des données manquantes, dans ce cas, les données en entrée de la compression.
- a direct verification of the values on the distribution network with the limit values (“thresholds”) authorized on the downstream network,
- a calculation of the gas mixtures made on the distribution network with the limit values authorized on the downstream network, by
- ∘ i.e. a calculation in molar percentage upstream of the countdown station,
- ∘ either quality tracking systems by simulating transit times in stationary conditions, or even by integrating dynamic regimes,
- ο or mesh construction systems (for example of the Lagrangian type) allowing the reconstruction (calculation) of missing data, in this case, the compression input data.
Les paramètres du modèle mathématique sont les données de description du réseau (rugosité, diamètre, longueur, puis éventuellement, des données du second ordre comme, la linéarité, les coefficients d'échange thermique de la canalisation et du sol, la profondeur d'enfouissement, ou toutes autres valeurs permettant d'affiner la description de l'ouvrage dans le modèle), le modèle étant alimenté par les données temporelles de qualité du gaz, débit et pression dont dispose le réseau amont,
- les valeurs limites pouvant être admises sur le réseau aval pouvant être évolutives en fonction des caractéristiques du gaz du réseau aval et des quantités y transitant. Par exemple, un gaz circulant sans hydrogène (H2) sur le réseau en aval de la compression pourra accepter un gaz en amont de la compression au prorata molaire du mélange des deux gaz jusqu'à la limite admissible sur le réseau.
- the limit values that can be admitted on the downstream network can be scalable depending on the characteristics of the gas in the downstream network and the quantities passing through it. For example, a gas circulating without hydrogen (H 2 ) on the network downstream of compression will be able to accept a gas upstream of compression in molar proportion of the mixture of the two gases up to the admissible limit on the network.
Le partage des pressions et des débits en temps réel du réseau de distribution 15 raccordé à l'installation de rebours 30 est réalisé par des capteurs de pression connectés et positionnés sur certains points critiques du réseau de distribution 15 mis en évidence par des études statiques et dynamiques. Ce partage de données permet d'optimiser le pilotage de l'installation de rebours (notamment sur les arrêts/démarrage et la charge) et de sécuriser le processus en anticipant les risques et les impacts sur le réseau de distribution 15.The sharing of pressures and flow rates in real time from the
Les
La
- trois points de livraison vers le réseau secondaire dit « de distribution » 15 (deux biométhanes 40
et 41 et un poste de détente et de livraison 42 du réseau de transport distant de l'installation de rebours 30), - cinq points de livraison 43 à 47 du réseau secondaire (légende : carré marqué d'un « L » indicé),
- cinq capteurs de mesures de pression 48 à 52 (légende : rond marqué de « PM » indicé),
- quatre pressions calculées 53 à 56 (légende : rond marqué d'un « PC » indicé). On note que les capteurs de mesures de pression et les lieux de calcul de pression ont été placés en
figure 3 sans rechercher la compatibilité avec un calcul.
- three delivery points to the secondary so-called “distribution” network 15 (two
40 and 41 and an expansion andbiomethanes delivery station 42 from the transport network distant from the reverse installation 30), - five
delivery points 43 to 47 of the secondary network (legend: square marked with a subscripted “L”), - five
pressure measurement sensors 48 to 52 (legend: round marked with “PM” indexed), - four
calculated pressures 53 to 56 (legend: circle marked with a subscripted “PC”). We note that the pressure measurement sensors and the pressure calculation locations were placed inFigure 3 without looking for compatibility with a calculation.
La
En
- PX = PM ou PC
- PXmax_i : pression max pouvant être atteinte à ce point, toutes les PXmax_i sont identiques dans le cas de la
figure 3 - PXmin_i : pression min pouvant être atteinte à ce point.
- PX = PM or PC
- PX max_i : maximum pressure that can be reached at this point, all PX max_i are identical in the case of
Figure 3 - PX min_i : min pressure that can be reached at this point.
Au cours d'une étape 61, on détermine si le minimum, pour toute valeur de i, de kpX_hi * (PXmax_i - Pci)) > Seuilcharge_max During a
Si non, au cours d'une étape 62, on applique la formule charge (%) = 100 * mintout i (kpX_bi * (PXi - Pxmin_i)). Si le résultat de l'étape 61 est positif, au cours d'une étape 63, le taux de charge est fixé à 100 %.If not, during a
Ainsi, plus le niveau de charge se rapproche des 100% sur son niveau bas de régulation, plus la connaissance de la charge par l'algorithme de la
Le volet optimisation de l'exploitation vise à mettre à disposition des équipes d'exploitation du réseau de transport 10, des données de pression et débits du réseau, et ce aussi bien en temps réel que sur un historique de plusieurs mois. Cela permet ainsi à l'exploitant de visualiser sous la forme d'un schéma fonctionnel les données de pressions et débits du réseau. Il peut ainsi analyser plus rapidement une situation et mieux appréhender son intervention en ayant connaissance de tous les paramètres du réseau, chose qui n'est pas le cas aujourd'hui. Cela permet également une remontée d'alarmes lorsque simultanément l'installation de rebours 30 fonctionne et le poste d'injection 12 débite. Cette remontée d'information à l'exploitant est basée sur la technologie utilisée pour les applications « @home » du Dispatching National et des Centres de Surveillance Régionaux (CSR), en récupérant les informations du système de télégestion et en les présentant sous une forme directement exploitable par les équipes d'intervention.The operation optimization component aims to make network pressure and flow data available to the
Les données mises à disposition des équipes d'exploitation sont les données sources issues de l'acquisition, ainsi que toutes les données (intermédiaires et finales) calculées par les algorithmes proposés pour la mise en oeuvre de l'invention, ces données calculées étant horodatées. Ces données permettent aux équipes d'intervention de faire leurs propres analyses, par exemples des calculs simples de type prorata ou par comparaison avec des situations similaires déjà rencontrées. Les données collectées permettent, grâce à leur horodatage, aux équipes d'exploitation d'évaluer la durée dont elles disposent avant un besoin d'intervention, d'évaluer les conséquences d'une réduction du taux de charge sur un éventuel report de l'intervention, voire d'une capacité de non-intervention.The data made available to the operating teams are the source data resulting from the acquisition, as well as all the data (intermediate and final) calculated by the algorithms proposed for the implementation of the invention, these calculated data being time stamped. . This data allows intervention teams to carry out their own analyses, for example simple pro rata calculations or by comparison with similar situations already encountered. The data collected allows, thanks to their timestamp, the operating teams to evaluate the time they have before a need for intervention, to evaluate the consequences of a reduction in the load rate on a possible postponement of the intervention, or even a capacity for non-intervention.
Le réseau informatique pour l'installation de rebours intègre également des fonctionnalités de télédiagnostic et de télémaintenance à destination des équipes opérationnelles internes du gestionnaire du réseau de transport 10 et des contractants en charge d'une partie de la maintenance. L'innovation réside en la possibilité de visualiser à distance les vues de la supervision/interface homme-machine de l'installation de rebours et de pouvoir configurer les analyseurs à distance et pas en uniquement en présentiel. Ces solutions facilitent les opérations de maintenance, réduisent la durée de mobilisation des équipes (réduction des trajets, concordance des plannings des différents acteurs impliqués etc.) et l'indisponibilité de l'installation de rebours, en comparaison avec les installations de rebours existantes.The computer network for the installation of countdowns also integrates remote diagnostics and remote maintenance functionalities for the internal operational teams of the
L'automate 25 fixe :
- une première valeur limite de pression servant au déclenchement du fonctionnement de chaque compresseur 21 de l'installation de rebours 30 et, éventuellement, pour le circuit de recyclage 27 et la vanne 28,
- une deuxième valeur limite de pression servant pour l'arrêt du fonctionnement de chaque compresseur 21 de l'installation de rebours 30,
- une troisième valeur limite de pression servant pour le déclenchement du poste de détente et de fourniture 12, et
- une quatrième valeur limite de pression servant pour l'arrêt du poste de détente et de fourniture 12 ;
- de la prédiction de consommation fournie par le moyen de prédiction 8,
- des données reçues des différents capteurs, notamment les capteurs de pression 33 et de débit 34
et 36.
- a first pressure limit value used to trigger the operation of each
compressor 21 of thereverse installation 30 and, possibly, for therecycling circuit 27 and thevalve 28, - a second pressure limit value used to stop the operation of each
compressor 21 of thereverse installation 30, - a third pressure limit value used to trigger the expansion and
supply station 12, and - a fourth pressure limit value used for stopping the expansion and
supply station 12;
- of the consumption prediction provided by the prediction means 8,
- data received from the various sensors, in particular the
pressure 33 and 34 and 36.flow sensors
Puis, lorsque la pression du réseau de distribution 15 dépasse la première valeur limite ainsi fixée, l'automate 25 déclenche le fonctionnement d'au moins un compresseur 21 et, éventuellement, de la vanne 28. Inversement, lorsque la pression du réseau de distribution 15 franchit, en décroissant, la deuxième valeur limite ainsi fixée, l'automate 25 arrête le fonctionnement de chaque compresseur 21.Then, when the pressure of the
La
Au cours d'une étape 71, l'automate 25 reçoit et met en mémoire des valeurs instantanées de pression et de débit en provenance des différents capteurs, notamment les capteurs distants de pression 33 et de débit 34. L'automate 25 reçoit et met en mémoire aussi, préférentiellement, des valeurs instantanées de qualité de gaz captée à distance de l'installation de rebours 30.During a
Au cours d'une étape 72, l'automate 25 reçoit et met en mémoire des données météorologiques, notamment la température de l'air et le vent.During a
Au cours d'une étape 73, l'automate 25 réalise une prédiction de consommation sur le réseau de distribution 15, en fonction des données conservées en mémoire, du jour de la semaine et de l'heure et des données météorologiques reçues. Le jour de la semaine, l'heure, la température de l'air et le vent permettent, en particulier, à l'automate 25 de prédire la consommation des consommateurs 16, par traitement statistique et prédictif des données conservées en mémoire, par exemple sur une durée d'une heure. En y soustrayant le débit moyen par les producteurs 17, capté au niveau des points d'injection, par les capteurs 36, et en fonction de la durée d'injection moyenne pour chacun des producteurs, on prédit une évolution de la pression dans le réseau de distribution 15.During a
Au cours de l'étape 73, on réalise la prédiction d'évolution de la pression dans le réseau en amont de l'installation de rebours, et la prédiction d'évolution de la qualité de gaz en amont de l'installation de rebours.During
Au cours d'une étape 74, en fonction de la prédiction de pression, l'automate détermine :
- une première valeur limite de pression servant à l'arrêt du fonctionnement de chaque compresseur 21 de l'installation de rebours 30 et, éventuellement, pour le circuit de recyclage 27 et la vanne 28,
- une deuxième valeur limite de pression servant pour l'arrêt du fonctionnement de chaque compresseur 21 de l'installation de rebours 30,
- une troisième valeur limite de pression servant pour l'arrêt du poste de détente et de fourniture 12,
- une quatrième valeur limite de pression servant pour l'arrêt du poste de détente et de fourniture 12 et
- une valeur limite de qualité de gaz pour l'arrêt de chaque compresseur en fonction de la prédiction d'évolution de la qualité,
- a first pressure limit value used to stop the operation of each
compressor 21 of thereverse installation 30 and, possibly, for therecycling circuit 27 and thevalve 28, - a second pressure limit value used to stop the operation of each
compressor 21 of thereverse installation 30, - a third pressure limit value used to stop the expansion and
supply station 12, - a fourth pressure limit value used for stopping the expansion and
supply station 12 and - a gas quality limit value for stopping each compressor based on the quality change prediction,
En particulier, comme illustré en
Inversement, comme illustré en
La deuxième et la quatrième valeurs limites sont fixées à des niveaux intermédiaires entre la première et la troisième valeur limite pour :
- que la compression ne soit jamais simultanée à la détente et la livraison (la deuxième valeur limite est toujours supérieure à la quatrième valeur limite) et
- que l'évolution prévisible de la pression (la compensation de l'évolution de pression en tenant compte de la compression et de la livraison) reste proche de la pression nominale de fonctionnement du réseau de
distribution 15.
- that compression is never simultaneous with expansion and delivery (the second limit value is always greater than the fourth limit value) and
- that the predictable evolution of the pressure (compensation of the pressure evolution taking into account compression and delivery) remains close to the nominal operating pressure of the
distribution network 15.
Les quatre valeurs limites sont ainsi optimisées pour limiter le nombre de cycles de démarrage et d'arrêt de chaque compresseur 21 et le nombre de cycles de démarrage et d'arrêt du poste de détente et livraison 12.The four limit values are thus optimized to limit the number of start and stop cycles of each
Au cours d'une étape 75, l'automate 25 détermine si la pression de gaz dans le réseau de distribution 15 franchit à la hausse la première ou la quatrième valeurs limites ou à la baisse la deuxième ou la troisième valeur limite. Si oui, l'automate 25 déclenche, respectivement, l'arrêt d'au moins un compresseur 21, l'arrêt du poste de détente et de livraison 12, l'arrêt de chaque compresseur 21 ou la mise en fonctionnement du poste de détente et de livraison 12.During a
Au cours de l'étape 75, l'automate 25 commande l'arrêt du fonctionnement de chaque compresseur 21 lorsque la qualité de gaz en entrée de chaque compresseur 21 est inférieure, à la valeur limite de qualité déterminée.During
On poursuit, au cours d'une étape 76, la capture de grandeurs physiques de pression et de débit. Au cours des étapes 77 et 78, lorsqu'au moins un compresseur 21 est mis en fonctionnement, l'automate 25 asservit le fonctionnement du circuit de recyclage 27 et de la vanne 28 pour amortir les oscillations de pression en amont et en aval de chaque compresseur 21. Puis, on retourne à l'étape 71.We continue, during a
Au cours de l'étape 77, l'automate 25 détermine des valeurs de charge de la compression à appliquer en fonction de la prédiction d'évolution de la pression. Au cours de l'étape 78, l'automate 25 régule le fonctionnement de chaque compresseur 21 pour atteindre le taux de charge ainsi déterminé. Eventuellement, l'automate 25 détermine aussi, au cours de l'étape 77, des valeurs de charge de la compression à appliquer en fonction de la prédiction d'évolution de la qualité de gaz. Dans ce cas, au cours de l'étape 78, l'automate 25 régule le fonctionnement de chaque compresseur 21 pour atteindre le taux de charge ainsi déterminé.During
Concernant l'étape 73, les prédictions sont réalisées par des calculs statistiques classiques. Bien entendu, celles-ci pourront être remplacées par une intelligence artificielle afin d'en augmenter la performance. Les données d'établissement statistiques pouvant être utilisées sont, de façon non exhaustive, les pressions du réseau amont, les débits d'entrée du gaz, les données calendaires comme les week-ends, jours fériés et congés, les données météorologiques (par exemple, température mesurées, ressentie, hydrométrie, vent), les débits des consommateurs et le débit des postes rebours. La donnée de sortie est la pression en entrée de chaque compresseur. Les écarts-types obtenus permettent de sélectionner les meilleurs corrélations et d'affecter des marges d'erreur à la corrélation retenue. Les résultats des corrélations sont utilisés de la façon suivante :
- calcul de simulation permettant de disposer de la pression maximum autorisée à l'aspiration,
- calcul de simulation permettant de disposer de la pression minimum à l'aspiration,
- l'intégral de l'écart entre la pression corrélée et la pression minimum multiplié par le volume en eau du réseau amont permet de définir le débit pouvant être absorbé par la compression rebours dans la période de temps considérée,
- l'intégral de l'écart entre la pression corrélée et la pression maximum multiplié par le volume en eau permet de définir le débit pouvant être réduit dans la compression rebours dans la période de temps considérée,
- par comparaison des deux valeurs précédentes aux capacités du compresseur (débit minimum et maximum), le débit à comprimer est calculé. Celui-ci doit répondre :
- ∘ s'il est détecté, au besoin de démarrer un autre compresseur, d'augmenter le débit des compresseurs en fonctionnement, jusqu'à ce que ce besoin disparaisse,
- ∘ s'il est détecté, au besoin d'arrêter un compresseur, de minimiser le débit des compresseurs en fonctionnement, jusqu'à ce que ce besoin disparaisse.
- simulation calculation allowing the maximum authorized suction pressure to be available,
- simulation calculation allowing the minimum suction pressure to be available,
- the integral of the difference between the correlated pressure and the minimum pressure multiplied by the volume of water in the upstream network makes it possible to define the flow rate that can be absorbed by the reverse compression in the period of time considered,
- the integral of the difference between the correlated pressure and the maximum pressure multiplied by the volume of water makes it possible to define the flow rate which can be reduced in the reverse compression in the period of time considered,
- by comparing the two previous values to the compressor capacities (minimum and maximum flow rate), the flow rate to be compressed is calculated. He must answer:
- ∘ if it is detected that there is a need to start another compressor, to increase the flow rate of the compressors in operation, until this need disappears,
- ∘ if it is detected, the need to stop a compressor, to minimize the flow rate of the compressors in operation, until this need disappears.
On décrit, ci-dessous, deux types de régulations envisagées pour le compresseur. La régulation en débit signifie que le débit qui transite par le compresseur est constant lorsque le poste fonctionne. En revanche c'est bien la pression d'aspiration (par exemple en réseau moyenne pression) qui déclenche le démarrage et l'arrêt du compresseur lorsque cette pression atteint des valeurs limites fixées au cours de l'étape 74. La
Dans le cas de la régulation en pression, le débit qui transite dans le poste évolue pour que la pression d'aspiration (par exemple en réseau moyenne pression) reste constante. La
On voit, en
Dans le cas de la présence de deux compresseurs, un premier compresseur assure le fonctionnement de l'installation de rebours jusqu'à sa limite de fonctionnement. En cas de besoin, l'automate commande le fonctionnement d'un deuxième compresseur pour compléter le débit de gaz traversant l'installation de rebours.In the case of the presence of two compressors, a first compressor ensures the operation of the reverse installation up to its operating limit. If necessary, the controller controls the operation of a second compressor to supplement the gas flow passing through the reverse installation.
Les deux types de régulations ont les mêmes objectifs, à savoir maintenir la situation dans un état stable le plus longtemps possible, et ainsi limiter les accélérations et déclarations fréquentes de compresseurs et ou les arrêts et mises en marches successifs de compresseurs, voire de poste de livraison. Dans les pratiques actuelles, le choix du mode de pilotage se fait manuellement par un opérateur en fonction des historiques et de son analyse des événements futurs. La transcription algorithmique du choix pour un poste rebours est le rapport de proportionnalité entre la pression et le débit, c'est-à-dire, l'importance d'une variation de débit par rapport à une variation de pression à l'aspiration de la compression. Lorsque la variation de débit influe trop vite sur la variation de pression, le mode de pilotage est en pression, d'autant plus s'il existe très peu de souplesse entre les pressions minimum et maximum possibles à l'aspiration de la compression.The two types of regulation have the same objectives, namely to maintain the situation in a stable state for as long as possible, and thus limit the frequent accelerations and declarations of compressors and/or the successive stopping and starting of compressors, or even of control stations. delivery. In current practices, the choice of mode of Control is done manually by an operator based on historical data and his analysis of future events. The algorithmic transcription of the choice for a countdown station is the ratio of proportionality between the pressure and the flow rate, that is to say, the importance of a variation in flow rate in relation to a variation in pressure at the suction of the compression. When the flow variation influences the pressure variation too quickly, the control mode is pressure, especially if there is very little flexibility between the minimum and maximum possible pressures at the compression suction.
La présente invention permet un choix automatique du mode de régulation. Dans le cas où il est retenu un pilotage possible en débit, trois zones de pilotage sont définies. Au centre, le mode débit, et aux extrémités le pilotage en pression. Le choix du basculement d'un mode à l'autre se fait à des seuils de pression d'aspiration :
- un seuil haut « SH » pour passer de débit à pression (SH réglable), SH à proximité de la pression maximum possible à l'aspiration,
- le seuil haut SH moins epsilon 1 (E1), E1 réglable, SH - E1 seuil pour retourner en mode de régulation en débit, E1 permettant de limiter les changements de mode,
- un seuil bas « SB » pour passer de débit à pression (SB réglable), SB à proximité de la pression minimum possible à l'aspiration,
- le seuil haut SB moins epsilon 2 (E2), E2 réglable, SB - E2 seuil pour retourner en mode de régulation en débit, E2 permettant de limiter les changements de mode.
- a high threshold “SH” to go from flow to pressure (SH adjustable), SH close to the maximum possible suction pressure,
- the high threshold SH minus epsilon 1 (E1), E1 adjustable, SH - E1 threshold to return to flow regulation mode, E1 allowing mode changes to be limited,
- a low “SB” threshold to go from flow to pressure (adjustable SB), SB close to the minimum possible suction pressure,
- the high threshold SB minus epsilon 2 (E2), E2 adjustable, SB - E2 threshold to return to flow regulation mode, E2 allowing mode changes to be limited.
On décrit, ci-dessous, une méthode de calcul de débit à partir des modélisations des éléments de compression et de son recyclage. Ces méthodes sont existantes chez certains fournisseurs, l'innovation consiste à utiliser ses données en secours du comptage principal, et en diagnostic, le tout de façon automatique, voire, s'il n'est pas nécessaire d'avoir un comptage transactionnel, en remplacement du comptage du poste.We describe, below, a method of calculating flow based on modeling of the compression elements and its recycling. These methods exist with certain suppliers, the innovation consists of using its data to back up the main metering, and for diagnosis, all automatically, or even, if it is not necessary to have a transactional metering, in replacement of the position count.
Toutes les méthodes de calcul de débit sont réalisées à partir de la pression amont (ou/et la pression aval) et le différentiel de pression amont/aval de l'élément sur lequel le débit va être modélisé. Le modèle est issu de lois mathématiques du métier de l'élément concerné.All flow calculation methods are carried out from the upstream pressure (or/and the downstream pressure) and the upstream/downstream pressure differential of the element on which the flow will be modeled. The model comes from mathematical laws of the profession of the element concerned.
Pour la vanne de régulation, le coefficient de débit « Cv » donné en fonction du pourcentage d'ouverture et les mesures de pression permettent de recalculer le débit transitant dans la vanne.For the control valve, the flow coefficient “Cv” given as a function of the opening percentage and the pressure measurements make it possible to recalculate the flow passing through the valve.
Pour un compresseur centrifuge, les adimensionnels (coefficients de débit et de rendement, et la vitesse de rotation du compresseur ou la puissance consommé par la motorisation du compresseur) et les mesures de pression permettent de recalculer le débit transitant dans un compresseur. Une autre méthode pour un compresseur centrifuge est la prise du différentiel de pression dans la volute d'entrée (terme usuel « dp-eye » ou « eye dp transmitter »), le modèle étant généralement fourni par le fournisseur du compresseur.For a centrifugal compressor, the dimensions (flow and efficiency coefficients, and the rotation speed of the compressor or the power consumed by the compressor motor) and the pressure measurements make it possible to recalculate the flow passing through a compressor. Another method for a centrifugal compressor is to take the pressure differential across the inlet volute (common term “dp-eye” or “eye dp transmitter”), the model usually being supplied by the compressor supplier.
Pour un compresseur à piston, le débit est calculé à partir des dimensionnels du piston (volume comprimé, espaces morts, vitesse de rotation, et pouvant prendre en compte le paramètre de pilotage des clapets si ceux-ci sont pilotés) et les mesures de pression permettent de recalculer le débit comprimé.For a piston compressor, the flow rate is calculated from the dimensions of the piston (compressed volume, dead spaces, rotation speed, and which can take into account the control parameter of the valves if they are controlled) and the pressure measurements allow the compressed flow to be recalculated.
Les débits calculés permettent de déterminer le débit exporté par le poste. Ce débit est alors :
- comparé avec le débit mesuré pour détecter soit un problème sur les organes de transit (compresseur ou vanne de régulation) soit un problème sur le comptage, la comparaison génère une alarme télétransmise pour un diagnostic à distance et
- utilisé automatiquement en remplacement du débit mesuré en cas de défaillance de celui-ci
- compared with the measured flow to detect either a problem on the transit organs (compressor or regulation valve) or a problem on the metering, the comparison generates an alarm transmitted remotely for remote diagnosis and
- used automatically to replace the measured flow in the event of its failure
La présente invention fournit aussi :
- un moyen de détermination du débit transité à travers le rebours permettant de s'affranchir du comptage du poste à l'installation,
- si l'installation de rebours est équipée d'un organe de mesure de débit la traversant, un moyen de détermination du débit transité à travers l'installation de rebours permettant de se substituer automatiquement au comptage de l'installation en cas de défaillance de ce comptage, et permettant de détecter un dysfonctionnement du compresseur ou de la vanne de recyclage (si installée),
- un moyen de détermination du mode de pilotage optimum de la compression entre pression ou débit,
- un système d'analyse permettant à des opérateurs distants ou pas de s'affranchir d'une intervention ou d'évaluer le délai maximum avant intervention.
- a means of determining the flow rate passed through the reverse, making it possible to avoid counting the station at the installation,
- if the backflow installation is equipped with a flow measuring member passing through it, a means of determining the flow rate passed through the backflow installation making it possible to automatically replace the counting of the installation in the event of failure of this counting, and making it possible to detect a malfunction of the compressor or the recycling valve (if installed),
- a means for determining the optimum control mode for compression between pressure or flow,
- an analysis system allowing operators, remote or not, to avoid intervention or to evaluate the maximum time before intervention.
Tout ce qui a été décrit ci-dessus concernant la prédiction de pression, est valable pour la prédiction de qualité de gaz. Dans des modes de réalisation, l'installation de rebours comporte ainsi :
- un moyen d'analyse de qualité de gaz à compresser
- un moyen de communication à distance pour recevoir au moins une valeur instantanée de qualité de gaz captée à distance en amont ou en aval de l'installation de rebours,
- un moyen de prédiction d'évolution de la qualité de gaz dans le réseau en amont de l'installation de rebours, en fonction, au moins, des valeurs de qualité reçues,
- un moyen de détermination d'une valeur limite de qualité de gaz pour l'arrêt d'au moins un compresseur en fonction de la prédiction d'évolution de la qualité.
- a means of analyzing the quality of gas to be compressed
- a means of remote communication for receiving at least one instantaneous gas quality value captured remotely upstream or downstream of the countdown installation,
- a means of predicting changes in gas quality in the network upstream of the reverse installation, based, at least, on the quality values received,
- means for determining a gas quality limit value for stopping at least one compressor based on the prediction of changes in quality.
Dans des modes de réalisation, l'installation de rebours comporte, de plus, un moyen de détermination d'un taux de charge de chaque compresseur en fonction de la prédiction d'évolution de la qualité, l'automate commandant le fonctionnement de chaque compresseur pour atteindre le taux de charge déterminé.In embodiments, the countdown installation further comprises a means of determining a loading rate of each compressor as a function of the prediction of the evolution of the quality, the automaton controlling the operation of each compressor to achieve the determined charging rate.
Le moyen de détermination de valeur limite comporte préférentiellement un moyen de détermination de la capacité d'absorption d'un gaz non conforme (de faible qualité) en aval de l'installation de rebours, capacité permettant de s'affranchir d'un traitement ou de dépasser les capacités de traitement des installations existantes.The means for determining the limit value preferably comprises a means for determining the absorption capacity of a non-compliant gas (of low quality) downstream of the backflow installation, capacity making it possible to avoid treatment or to exceed the processing capacities of existing installations.
On donne, ci-dessous, plus de détails sur le moyen de prédiction, aussi appelé système prédictif.Below, we give more details on the means of prediction, also called a predictive system.
On rappelle qu'un système prédictif a pour finalité la prédiction statistique d'un état ultérieur d'un système. Un tel système se base sur l'association statistique de valeurs passées de paramètres en entrée dits « prédicteurs » à au moins un état de sortie passé.We recall that the purpose of a predictive system is the statistical prediction of a subsequent state of a system. Such a system is based on the statistical association of past values of input parameters called “predictors” to at least one past output state.
Dans un système prédictif à apprentissage, l'impact des prédicteurs sur l'état de sortie n'est pas initialement connu et fait l'objet d'un apprentissage. L'apprentissage consiste alors à affecter à chaque type de prédicteur une pondération statistique en fonction de la pertinence des valeurs passées du prédicteur dans l'estimation de l'état passé connu du système.In a learning predictive system, the impact of the predictors on the output state is not initially known and is subject to learning. Learning then consists of assigning to each type of predictor a statistical weighting according to the relevance of the past values of the predictor in the estimation of the known past state of the system.
Une telle approche consiste donc à présupposer que l'impact relatif de l'ensemble des prédicteurs est inconnu ou modifiable au gré de l'apprentissage. Ainsi, un ensemble de coefficients peut évoluer avec le temps à mesure que de nouvelles valeurs de prédicteurs et d'état sont enregistrées dans la base de données sur laquelle se base l'algorithme d'apprentissage.Such an approach therefore consists of presupposing that the relative impact of all the predictors is unknown or modifiable depending on the learning. Thus, a set of coefficients can evolve over time as new predictor and state values are recorded in the database on which the learning algorithm is based.
Les prédictions mises en oeuvre sont basées sur un apprentissage dynamique et des prédicteurs tels des profils de consommateurs, de fournisseurs, de capacités et temps de réponse de compresseurs de l'installation de rebours, d'inertie et de sécurité. L'apprentissage dynamique basé sur des algorithmes d'apprentissage automatique, d'intelligence artificielle et/ou des réseaux neuronaux, signifie que le système prédictif utilise des données historiques, notamment, pour un grand nombre de prédicteurs tels des dates et d'heures, des pressions constatées en différents points du réseau de distribution et des déclenchements et d'arrêts de sécurités, de détente, de rebours, de consommations, d'injections. Dans des variantes, ces données sont complétées par des données météorologiques. Le système prédictif continue de collecter ces données lorsque ce système prédictif est ensuite utilisé pour déclencher le fonctionnement et l'arrêt de l'installation de rebours et ses organes tels que vannes.The predictions implemented are based on dynamic learning and predictors such as profiles of consumers, suppliers, capacities and response times of compressors of the installation, countdown, inertia and safety. Dynamic learning based on machine learning algorithms, artificial intelligence and/or neural networks, means that the predictive system uses historical data, in particular, for a large number of predictors such as dates and times, pressures observed at different points of the distribution network and triggering and stopping of safety, relaxation, countdowns, consumption, injections. In variants, these data are supplemented by meteorological data. The predictive system continues to collect this data when this predictive system is then used to trigger the operation and shutdown of the timer installation and its components such as valves.
Lors de l'initialisation du système prédictif, on lui fournit par exemple, pour chaque consommateur de gaz et pour chaque fournisseur de gaz présent sur le réseau de distribution :
- le profil de consommation ou d'injection de gaz,
- la distance jusqu'à l'installation de rebours, et
- le volume de gaz ou la surface de la section moyenne de canalisation, jusqu'à l'installation de rebours.
- the gas consumption or injection profile,
- the distance to the timer installation, and
- the volume of gas or the surface area of the average pipe section, up to the installation of backs.
De plus, on fournit par exemple au modèle prédictif la topologie du réseau de distribution, avec ses embranchements et les positions des capteurs. On fournit encore au modèle prédictif les courbes de montée en fonctionnement du poste de détente et de l'installation de rebours, par exemple. Enfin, on fournit, par exemple, au modèle prédictif les pressions limites de consigne initiales et de sécurité permanentes pour chaque branche du réseau de distribution.In addition, for example, we provide the predictive model with the topology of the distribution network, with its branches and the positions of the sensors. We also provide the predictive model with the rise curves in operation of the expansion station and the countdown installation, for example. Finally, for example, we provide the predictive model with the initial setpoint and permanent safety limit pressures for each branch of the distribution network.
Pendant le fonctionnement du système prédictif, il reçoit toutes les valeurs de pression, de débit, et d'analyse du gaz (suivant les besoins, un ou des constituants de la composition molaire ou soufre total, teneur en eau, ...) captées sur le réseau de distribution, en amont et en aval du poste de détente et de l'installation de rebours.During operation of the predictive system, it receives all the pressure, flow, and gas analysis values (depending on needs, one or more constituents of the molar composition or total sulfur, water content, etc.) captured on the distribution network, upstream and downstream of the expansion station and the backflow installation.
Sur cette base, ainsi que sur des données de calendrier (jours de la semaine, jour et moi, jours fériés) et horaires, ainsi que sur des données météorologiques et, éventuellement, des modèles agricoles permettant d'anticiper des consommations ou des injections de gaz, le système prédictif prédit l'évolution de la pression en amont ou en aval d'une installation de pression et donc, en fonction d'une valeur de sécurité de pression à ne pas dépasser, le besoin de démarrer ou d'arrêter l'installation de rebours ou, au contraire, le poste de détente du réseau de transport.On this basis, as well as on calendar data (days of the week, day and month, public holidays) and timetables, as well as on meteorological data and, possibly, agricultural models making it possible to anticipate consumption or injections of gas, the predictive system predicts the evolution of the pressure upstream or downstream of a pressure installation and therefore, depending on a pressure safety value not to be exceeded, the need to start or stop the The countdown installation or, on the contrary, the relaxation station of the transport network.
Le système prédictif permet de réguler le fonctionnement de l'installation de rebours et des postes de détente pour ne pas à avoir à arrêter le rebours ou le producteur de biométhane dont la qualité du gaz ne permet pas d'être acheminé en aval du rebours.The predictive system makes it possible to regulate the operation of the countdown installation and the expansion stations so as not to have to stop the countdown or the biomethane producer whose gas quality does not allow it to be transported downstream of the countdown.
Le système prédictif caractérise ainsi des constantes de temps et des constantes de sécurité et prédit des valeurs de pression et/ou des valeurs de consignes de pression, pour différents régimes (injection, consommation, rebours et/ou détente, simultanés ou non) et différents moments (dans l'année, dans la semaine et/ou dans le journée).The predictive system thus characterizes time constants and safety constants and predicts pressure values and/or pressure setpoint values, for different regimes (injection, consumption, countdown and/or expansion, simultaneous or not) and different moments (in the year, in the week and/or in the day).
Par exemple, sur un maillon faible du réseau de distribution (c'est-à-dire possédant une faible inertie ou un faible volume par rapport à consommation nominale ou maximale), on prévoit un signal d'arrêt d'urgence préventif de l'installation de rebours dès que la prédiction anticipe une chute de pression en deçà de la valeur consigne minimale.For example, on a weak link in the distribution network (that is to say having low inertia or a low volume compared to nominal or maximum consumption), a preventive emergency stop signal is provided for the installation of a countdown as soon as the prediction anticipates a pressure drop below the minimum setpoint value.
De plus, le système prédictif détermine des moments préférentiels pour des arrêts de maintenance ou d'inspection, sur les mêmes bases. Ces moments préférentiels sont ceux qui minimisent une fonction de coût de ces arrêts.In addition, the predictive system determines preferential times for maintenance or inspection stops, on the same basis. These preferential moments are those which minimize a cost function of these stops.
On note que le système prédictif peut, selon les modes de réalisation, effectuer deux types de prédiction :
- des prédictions de pression ou de qualité du gaz, dans un horizon de quelques minutes ou de quelques heures et/ou
- des prédictions de valeurs de pression maximales et minimales de consigne à appliquer, de telles valeurs étant déterminées en fonction d'une évolution de pression prédite.
- predictions of pressure or gas quality, within a horizon of a few minutes or a few hours and/or
- predictions of maximum and minimum setpoint pressure values to be applied, such values being determined as a function of a predicted pressure evolution.
Dans le premier cas, on maintient les valeurs de consignes et de sécurité mais on utilise la prédiction de pression ou de qualité du gaz pour déterminer si un dépassement d'une valeur de consigne va se produire sans modification du régime de fonctionnement du poste de détente et de l'installation de rebours et, si oui, si ce dépassement va être temporaire. Si ce dépassement ne va pas être temporaire, on modifie le régime de fonctionnement du poste de détente et de l'installation de rebours. De même, on utilise la prédiction de pression ou de qualité du gaz pour déterminer si un dépassement d'une valeur de sécurité va se produire sans modification du régime de fonctionnement du poste de détente et de l'installation de rebours et, si oui, on modifie le régime de fonctionnement du poste de détente et de l'installation de rebours.In the first case, the setpoint and safety values are maintained but the pressure or gas quality prediction is used to determine whether a setpoint value will be exceeded without changing the operating regime of the expansion station. and the installation of countdowns and, if so, whether this overrun will be temporary. If this overrun is not going to be temporary, the operating regime of the expansion station and the countdown installation is modified. Likewise, the prediction of pressure or gas quality is used to determine whether a safety value will be exceeded without modifying the operating regime of the expansion station and the countdown installation and, if so, the operating regime of the expansion station and the countdown installation is modified.
Dans le deuxième cas, les valeurs de consigne prédites sont mises en oeuvre pour le fonctionnement automatique des organes du poste de détente et de l'installation de rebours. Par exemple, dès que la pression du réseau de distribution devient, au niveau du poste de détente et de l'installation de rebours, inférieure à la valeur de consigne minimale prédite, le poste de détentes est mis en fonctionnement. Au contraire, dès que la pression du réseau de distribution devient, au niveau du poste de détente et de l'installation de rebours, supérieure à la valeur de consigne maximale prédite, l'installation de rebours est mise en fonctionnement.In the second case, the predicted setpoint values are implemented for the automatic operation of the components of the expansion station and the countdown installation. For example, as soon as the pressure in the distribution network becomes, at the expansion station and the backflow installation, lower than the predicted minimum setpoint value, the expansion station is put into operation. On the contrary, as soon as the pressure of the distribution network becomes, at the level of the expansion station and the backflow installation, greater than the predicted maximum setpoint value, the backflow installation is put into operation.
Les termes de valeur de consigne et de sécurité peuvent être uniformes sur le réseau de distribution ou, au contraire, différents selon les portions et embranchements du réseau, ces portions et embranchements étant munis d'au moins un capteur de pression et/ou de débit.The set value and safety terms can be uniform on the distribution network or, on the contrary, different depending on the portions and branches of the network, these portions and branches being equipped with at least one pressure and/or flow sensor .
Le moyen 7 de détermination de valeurs limites (« consigne ») de pression pour le démarrage ou l'arrêt d'au moins un compresseur de rebours, éventuellement intégré dans le système prédictif, comme exposé ci-dessus (deuxième cas), optimise un facteur de coût énergétique et/ou économique, basé sur le coût ou le gain lié aux événements de :
- arrêt de sécurité,
- opérations de maintenance réparation, inspection,
- démarrage de l'installation de rebours et
- côté gain, livraison et consommation.
- safety stop,
- maintenance operations repair, inspection,
- starting the installation of countdown and
- on the earning, delivery and consumption side.
Le moyen 7 de détermination de valeurs consignes limites de pression comporte, à cet effet, un calculateur de gain et de coût, énergétique et/ou économique.The
Claims (14)
- Backfeeding installation (30), which comprises:- at least one compressor (21) for compressing gas from a network (15);- a programmable logic controller (25) for controlling the operation of at least one compressor;- a remote communication means (9) for receiving at least one instantaneous pressure value captured remotely upstream or downstream of the backfeeding installation;- a means (8) for predicting the change in pressure in the network upstream of the backfeeding installation, as a function of, at least, the pressure values received;- a means (7) for determining a pressure threshold value for stopping and/or a pressure threshold value for starting at least one compressor as a function of the predicted pressure change,the programmable logic controller controlling the stopping or operation of at least one compressor when the pressure at the inlet of each compressor is respectively lower, or higher, than the pressure threshold value that was determined,characterised in that the prediction means (8) is configured to predict maximum and minimum pressure setpoint values.
- Installation (30) according to claim 1, wherein the prediction means (8) utilises a dynamic learning process and profiles of consumers, suppliers and capacities, and response times for the backfeeding installation.
- Installation (30) according to one of claims 1 or 2, wherein the prediction means (8) utilises artificial intelligence algorithms and/or neural networks.
- Installation (30) according to one of claims 1 to 3, wherein the prediction means (8) uses historic data, in particular, for a large number of dates and times, of pressures observed at different points in the distribution network and of the starting and stopping of safety, expansion, backfeeding, consumption, injection functions.
- Installation (30) according to one of claims 1 to 4, wherein the prediction means (8) uses meteorological data.
- Installation (30) according to one of claims 1 to 5, wherein the prediction means (8) uses the following for each gas consumer and each gas supplier present in the distribution network:- the gas consumption or injection profile;- the distance up to the backfeeding installation;- the volume of gas or the average cross-section area of the line, up to the backfeeding installation.
- Installation (30) according to one of claims 1 to 6, wherein the prediction means (8) uses the topology of the distribution network, with its branch lines and the positions of the sensors.
- Installation (30) according to one of claims 1 to 7, wherein the prediction means (8) uses ramp-up curves for the expansion station and backfeeding installation.
- Installation (30) according to one of claims 1 to 8, which also comprises a means (6) for determining a loading rate to be applied to each compressor (21) as a function of the predicted pressure change, the programmable logic controller (25) controlling the operation of each compressor to achieve the loading rate that was determined.
- Installation (30) according to one of claims 1 to 9, which also comprises- a means (19) for analysing the quality of the gas to be compressed;- a remote communication means (9) configured for receiving at least one instantaneous gas quality value captured remotely upstream or downstream of the backfeeding installation;- a means (5) for predicting the change in gas quality in the network upstream of the backfeeding installation, as a function of, at least, the quality values received;- a means (4) for determining a gas quality threshold value for stopping at least one compressor (21) as a function of the predicted quality change,the programmable logic controller (25) controlling the stopping of at least one compressor when the quality at the inlet of each compressor is lower than the quality threshold value that was determined.
- Installation (30) according to one of claims 1 to 10, which also comprises a means (2) for automatically selecting a flow rate or pressure regulation mode, wherein the regulation mode is a flow rate regulation between two threshold values (SH, SB), and the regulation mode is pressure regulation outside the bounds of these two threshold values.
- Method (70) for operating a backfeeding installation (30) comprising:- at least one compressor (21) for compressing gas from a network (15);- a programmable logic controller (25) for controlling the operation of at least one compressor,which method is characterised in that it comprises the following steps:- a step (71) of receiving, from a remote sensor, at least one instantaneous pressure value captured remotely from the backfeeding installation;- a step (73) of predicting the change in pressure in the network upstream of the backfeeding installation, and maximum and minimum pressure setpoint values;- a step (74) of determining a pressure threshold value for stopping or starting at least one compressor as a function of the predicted pressure change;- a step (75) of respectively stopping or starting the operation of at least one compressor when the pressure at the inlet of each compressor is respectively lower, or higher, than the pressure threshold value that was determined.
- Method (70) according to claim 12, which also comprises:- a step (77) of determining loading rates for the compression to be applied as a function of the predicted pressure change;- a step (78) of regulating the operation of each compressor to achieve the loading rate to be applied.
- Method (70) according to one of claims 12 to 13, which also comprises:- a step (71) of receiving, from a remote sensor, at least one instantaneous gas quality value captured remotely from the backfeeding installation;- a step (73) of predicting the change in gas quality upstream of the backfeeding installation;- a step (74) of determining a gas quality threshold value for stopping each compressor as a function of the predicted quality change;- a step (75) of stopping the operation of each compressor when the gas quality at the inlet of each compressor is lower than the quality threshold value that was determined;- a step (77) of determining loading rates for the compression to be applied as a function of the predicted gas quality change; and- a step (78) of regulating the operation of each compressor to achieve the loading rate to be applied.
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