Les groupes à vis peuvent-ils être équipés d’un variateur de fréquence ?

Faisabilité de la technologie de variation de fréquence pour les groupes compresseurs à vis

Les groupes à vis peuvent tout à fait recourir à la technologie de variation de fréquence. Qu’il s’agisse d’un groupe froid à vis destiné aux systèmes de réfrigération ou d’une compresseur d’air à vis utilisé pour produire de l’air comprimé, leur source d’entraînement principale est toujours un moteur électrique. En intégrant un variateur de fréquence afin de modifier la fréquence d’alimentation du moteur, il est possible de régler en douceur la vitesse de rotation du moteur, ce qui permet d’ajuster de manière continue le débit de gaz refoulé par le compresseur ou la capacité frigorifique.

Avantages clés de la modernisation par conversion de fréquence

• Améliorer l’efficacité énergétique à charge partielleEn exploitation réelle, les équipements sont rarement soumis à une charge maximale pendant de longues périodes. La technologie de variation de fréquence permet d’ajuster automatiquement la vitesse en fonction des besoins effectifs en bout de ligne, évitant ainsi le gaspillage d’énergie lié aux méthodes traditionnelles de régulation de la capacité et réduisant sensiblement la consommation énergétique globale dans les régimes de charge partielle.
• Réaliser un démarrage progressifLe variateur de fréquence permet un démarrage progressif du moteur, en maintenant le courant de démarrage dans la plage de la valeur nominale, ce qui réduit considérablement les surcharges sur le réseau électrique et diminue les contraintes mécaniques exercées sur les composants de la transmission.
• Contrôle précis de la sortieLes systèmes à variation de fréquence permettent de maintenir avec une plus grande précision les paramètres de température ou de pression définis, réduisent les fluctuations du système et améliorent le confort des utilisateurs finaux ainsi que la stabilité des procédés de production.

Difficultés techniques à prendre en compte lors du fonctionnement en variation de fréquence

Bien que la technologie de variation de fréquence présente des avantages évidents, son application dans les groupes compresseurs à vis nécessite encore de résoudre certains problèmes d’ingénierie spécifiques:

• Problèmes de lubrification et de retour d’huileLes compresseurs à vis reposent sur une différence de pression pour assurer la lubrification par injection d’huile et le retour d’huile. Lorsque la fréquence est trop basse et que la vitesse de rotation diminue, la différence de pression du système peut s’avérer insuffisante pour vaincre la résistance des conduites, entraînant une rétention d’huile dans le circuit et compromettant la durée de vie du compresseur. Il convient donc de concevoir une logique de retour d’huile spécifique ou de définir une plage de fonctionnement à basse fréquence raisonnable.
• La dissipation thermique du moteur est limitée.: Lorsque les moteurs asynchrones ordinaires fonctionnent à basse fréquence, la vitesse de leur ventilateur de refroidissement intégré diminue également, ce qui réduit leur capacité de dissipation thermique. Les groupes compresseurs à vis équipés d’un variateur de fréquence doivent généralement être dotés d’un ventilateur de refroidissement forcé alimenté par une source d’alimentation indépendante, ou bien utiliser des moteurs spécifiques pour variateurs de fréquence.
• Risques d’harmoniques et de résonanceLes variateurs de fréquence génèrent, lors de leur fonctionnement, des harmoniques qui peuvent affecter la qualité de l’énergie électrique du réseau. En outre, il convient de veiller à ce que la fréquence de fonctionnement de l’ensemble soit éloignée des fréquences de résonance propres de la structure mécanique, afin d’éviter la survenue de bruits et de vibrations anormaux.

Scénarios d’application et recommandations d’évaluation

Les groupes compresseurs à vis à variation de fréquence sont particulièrement adaptés aux applications caractérisées par des fluctuations fréquentes de la charge et par de longues périodes de fonctionnement en régime partiel. Avant de décider d’effectuer une conversion au variateur de fréquence d’un groupe existant à fréquence fixe, ou d’acquérir directement un groupe à fréquence variable, il est recommandé de confier à des techniciens spécialisés un calcul détaillé de la charge ainsi qu’une évaluation de l’adéquation du système. Une conception systémique rigoureuse constitue la condition sine qua non pour que le groupe à fréquence variable puisse pleinement exploiter son potentiel d’économie d’énergie et assurer un fonctionnement sûr et stable.