ES2310541T3 - Procedimiento de regulacion de una instalacion de tratamiento de fluido. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de regulación de una instalación de tratamiento de fluido (1), que comprende al menos una máquina de compresión de fluido (4, 5) no enfriada por un fluido externo, caracterizado porque se mide, en funcionamiento, al menos un juego (e) entre dos piezas en movimiento relativo (6, 8) de la máquina, se genera una señal de la medida de juego, se compara esta señal con al menos un umbral determinado, y, cuando la señal rebasa el umbral determinado, se reduce temporalmente el régimen de rotación de la máquina y/o se anticipa el paso a una etapa de ciclo menos exigente para la máquina.

Description

Procedimiento de regulación de una instalación de tratamiento de fluido.

La presente invención se refiere al ámbito de las instalaciones de tratamiento de fluido, más particularmente de tipo de adsorción por variación de presión, que implican al menos una máquina de compresión para hacer circular fluidos en la instalación.

Las máquinas de compresión, que crean un diferencial de presión entre una admisión y un escape y utilizables por lo tanto como compresor para llevar el fluido a una presión superior o como bomba para aspirar el fluido y despresurizar una circuitería aguas arriba, se conciben generalmente en función de la relación de presión o de la diferencia de presión entrada/salida buscadas en régimen nominal de utilización, traduciéndose esto último en un cierto número de parámetros operativos para la máquina de compresión, en particular la temperatura de las piezas móviles. Los juegos de estos últimos con relación al estator y a los cojinetes tienen en cuenta la dilatación de estos diferentes componentes que resulta de la subida de la temperatura entre la máquina en reposo y la máquina en funcionamiento nominal.

A título de ejemplo, el documento WO 98/35134 enseña un procedimiento de regulación de una instalación de tratamiento de fluido, que comprende una máquina de compresión de fluido, caracterizado porque se mide el juego entre dos rotores de la máquina, se genera una señal de la medida de juego, se compara esta señal con al menos un umbral determinado, y, cuando la señal rebasa temporalmente dicho umbral determinado, o bien se detiene la bomba o bien se actúa sobre la dilatación o la retractación de al menos una parte de la pared de separación de los rotores, con ayuda de medios de calentamiento y de enfriamiento.

De la misma forma, el documento GB-A-1195368 enseña un procedimiento similar caracterizado porque, cuando la señal rebasa el umbral determinado, se detiene la bomba.

Para bajas sobrepresiones, típicamente del orden de 100 kPa (1 bar) para un funcionamiento en compresor y de 50 kPa (0,5 bar) para un funcionamiento en bomba de vacío, la mayoría de las máquinas de compresión, y concretamente las máquinas rotatorias de rotores perfilados, pueden funcionar sin enfriamiento, permaneciendo moderada la dilatación.

Para sobrepresiones más importantes y períodos de funcionamiento prolongados, las máquinas de compresión deben ser enfriadas, por inyección de agua o de gas en el circuito de fluido.

Aunque ofreciendo rendimientos y una seguridad mayores, las máquinas de compresión enfriadas se revelan especialmente costosas, en particular teniendo en cuenta los equipamientos anexos necesarios.

De hecho, el enfriamiento no resulta necesario más que para utilizaciones prolongadas con relaciones de compresión importantes y se puede obviar controlando y limitando según baremos preestablecidos el período de funcionamiento de la máquina a pleno régimen, como se describe por ejemplo en el prospecto de utilización de los aumentadores de presión ROOTS-HIBON - Serie SC, de marzo de 1993, comercializados por la sociedad HIBON International.

No obstante, un control y una puesta en marcha de tal máquina de compresión únicamente en función de las duraciones de fases de funcionamiento a pleno régimen es delicado de poner en marcha en instalaciones de régimen variable en función de la demanda, de ciclos de tratamientos cortos, donde las fases de compresión y/o de bombeo son extremadamente cortas, o incluso en instalaciones de máquina de compresión reversible tales como se describen en el documento EP-A-0743087, a nombre de la solicitante.

La presente invención tiene por objeto un procedimiento de puesta en marcha intermitente y de control de una máquina de compresión de fluido acoplada a una instalación de tratamiento de fluido, típicamente del tipo por adsorción y variación de presión, de concepción simple y eficaz, ofreciendo, para máquinas no enfriadas, una gran flexibilidad de utilización y mayor seguridad.

Para ello, se propone un procedimiento según la reivindicación 1 de la invención.

Según características más particulares: se genera una señal de la medida de juego, se compara esta señal con un umbral determinado, y se actúa sobre el funcionamiento de la instalación cuando la señal rebasa temporalmente el umbral, en particular, para las instalaciones del tipo de adsorción de variación de presión, se actúa sobre la totalidad o parte del ciclo de adsorción/desorción.

Las medidas de juego en las máquinas de compresión, concretamente las máquinas giratorias, se conocen bien en la técnica, como se describe por ejemplo en los documentos US-A-5198763 y US-A-5696444.

Las medidas de juego conocidas tienen no obstante esencialmente por objetivo seguir la evolución de juegos de evolución lenta y permanente, en particular en función del desgaste de piezas en movimiento relativo, para emitir en último término una alarma y/o detener la máquina y no para operar un proceso permanente de regulación de funcionamiento de la instalación de tratamiento de gas según la presente invención.

La invención tiene igualmente por objeto una instalación de tratamiento como se define en la reivindicación 6.

La presente invención tiene finalmente por objeto la aplicación de tal instalación a la producción de un constituyente del aire como se define en la reivindicación 12.

Otras características y ventajas de la invención surgirán de la siguiente descripción de modos de realización, dados a título ilustrativo pero de ninguna manera limitativo, hecha en relación con dibujos adjuntos en los cuales:

- la figura 1 representa esquemáticamente un ejemplo de una instalación de tratamiento de fluido por adsorción y variación de presión según la invención; y

- la figura 2 es una vista parcial, en corte, de un modo de realización de una máquina giratoria de compresión según la invención.

En la figura 1, se reconoce la disposición general de una instalación 1 de tratamiento de fluido por adsorción de variación de presión por una y otra parte de la presión atmosférica, llamada PVSA (Pressure/Vacuum Swing Adsorption).

En el ejemplo representado, la instalación comprende dos adsorbedores A, B llenados cada uno con al menos un lecho de adsorbente, cuyas salidas están conectadas a una línea de producción 2 que implica un volumen de tampón C y cuyas entradas son conectables selectivamente, mediante un segundo juego de válvulas, a una línea de admisión 3, que recibe una mezcla gaseosa a separar comprimida por un compresor 4, y a una línea de evacuación 14, que incorpora una bomba de evacuación 5.

Ventajosamente, el compresor 4, como la bomba 5, es una máquina giratoria de rotores multilobulados 6 del tipo llamado Roots, sin fluido de enfriamiento externo, tal como se describe en la documentación Roots-HIBON previamente mencionada, que conviene muy particularmente a este tipo de instalación VPSA para la producción de oxígeno a partir del aire atmosférico en la que la sobrepresión demandada al compresor 4 no supera los 130 kPa (1,3 bar) y la subpresión demandada a la bomba 5 sigue siendo inferior a 60 kPa (0,6 bar). El compresor 4 y la bomba 5 están accionados respectivamente por motores eléctricos M1 y M2.

Según la invención, como se representa con más detalle en la figura 2, al menos un detector de proximidad 7 está montado en el cárter 8 de la bomba 5 o del compresor 4 cerca de un extremo, por ejemplo axial en el ejemplo de la figura 2, de uno de los rotores 6 para proporcionar a una unidad central de mando 9 una señal representativa del juego e entre el plano de referencia del detector 7 y la cara de extremo del rotor y evaluar así los efectos de la dilatación en la máquina giratoria según su régimen y el período de funcionamiento a los distintos regímenes.

En la unidad central 9 la señal emitida por un captador 7 se compara, en un estadio comparador, con al menos un valor de referencia preestablecido, determinado experimentalmente según el ciclo nominal de la instalación 1 y las variaciones de régimen impuestas in situ por el usuario. En función de un franqueamiento del umbral representado por este valor de referencia, la unidad 9 proporciona señales 11, 12 al compresor 4 y/o a la bomba 5 para reducir temporalmente su régimen de rotación y/o anticipar el paso a una etapa menos exigente para la máquina, hasta que la señal vuelva a bajar del valor de umbral, "forzando" temporalmente los reglajes nominales de ciclo de la instalación registrados en la unidad 9.

Ventajosa y concomitantemente, para tener en cuenta los tiempos muertos suplementarios impuestos a las máquinas giratorias 4 y 5, la unidad 9 proporcionará igualmente señales 13 a las diferentes válvulas de entrada y de salida para anticipar sus aperturas/cierres con el fin de mantener sensiblemente constantes los parámetros del gas de producción en la línea 2.

Para una máquina tal como una Roots - Serie C previamente mencionada, con una producción inferior a
1800 m^{3}/hora y un diámetro de rotor 6 inferior a 0,3 m, se puede montar en el panel lateral de extremo 8 de la máquina, opuesto al árbol de accionamiento de los rotores, un detector de proximidad 7 de efecto magnético, tal como los comercializados por la sociedad METRIX Instrument CO., con una distancia de reglaje e, que corresponde a un funcionamiento nominal de la máquina, de cerca de 1,25 mm para un ciclo VPSA de una duración inferior a 60 segundos, es decir, con fases de compresión y de aspiración que no superan los 25 segundos para producir oxígeno con una pureza superior al 89% sobre al menos un lecho de adsorbente a base de zeolita.

Aunque la invención se haya descrito con modos de realización particulares, no se encuentra limitada sino que es susceptible de modificaciones y de variantes que aparecerán al experto en la técnica en el marco de las siguientes reivindicaciones. En particular, el procedimiento y la instalación encuentran su aplicación en otros tipos de tratamiento de gas, por ejemplo para la separación de monóxido o de dióxido de carbono por adsorción a partir de gas de síntesis.

Claims (12)

1. Procedimiento de regulación de una instalación de tratamiento de fluido (1), que comprende al menos una máquina de compresión de fluido (4, 5) no enfriada por un fluido externo, caracterizado porque se mide, en funcionamiento, al menos un juego (e) entre dos piezas en movimiento relativo (6, 8) de la máquina, se genera una señal de la medida de juego, se compara esta señal con al menos un umbral determinado, y, cuando la señal rebasa el umbral determinado, se reduce temporalmente el régimen de rotación de la máquina y/o se anticipa el paso a una etapa de ciclo menos exigente para la máquina.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la instalación es una instalación de tratamiento de fluido por adsorción sobre adsorbente y variación de presión.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la máquina de compresión es una bomba (5) de desorción del adsorbente.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 ó 3, para la separación de constituyentes del aire.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 ó 3, para la producción de monóxido o de dióxido de carbono a partir de una mezcla gaseosa que contiene estos compuestos.

6. Instalación de tratamiento de fluido que comprende al menos una máquina de compresión de fluido (4, 5) no enfriada por un fluido externo que comprende al menos una parte móvil (6) en un estator (8) para admitir y/o extraer un flujo de fluido en al menos una zona de la instalación (1), caracterizada porque la máquina de compresión (4, 5) comprende al menos un detector (7) de juego (e) entre una zona de la pieza móvil (6) y el estator (8) que proporciona una señal, y un dispositivo (9) de control que actúa sobre el descenso del régimen de rotación de la máquina y/o sobre la anticipación de un paso a una etapa de ciclo menos exigente para la máquina en respuesta a dicha señal.

7. Instalación según la reivindicación 6, caracterizada porque el dispositivo de control (9) implica un estadio de comparación de la señal con al menos un umbral determinado.

8. Instalación según la reivindicación 6 o la reivindicación 7, caracterizada porque la instalación es una instalación de tratamiento de fluido por adsorción y variación de presión que implica al menos una masa de adsorbente (A, B).

9. Instalación según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque la pieza móvil es un rotor (6).

10. Instalación según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, caracterizada porque la máquina de compresión es una máquina de rotores multilobulados de tipo Roots.

11. Instalación según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque el adsorbente es una zeolita.

12. Aplicación de una instalación según una de las reivindicaciones 6 a 11 a la producción de un constituyente del aire.