Gestion de charge à la demande
L'un des principaux objectifs dans l'exploitation d'une installation de chaudières est d'assurer une pression de vapeur de service (ou une température pour les systèmes à eau chaude) soutenue pour toute demande charge imposée à l'installation. De plus, cette exigence doit être satisfaite de manière aussi rentable et économique que possible.
Dans une installation de plusieurs chaudières, la mise en œuvre de la gestion des demandes de charges se fait en optimisant la distribution de la demande de vapeur et en réglant la sortie de l'installation pour répondre aux exigences de fonctionnement. Ainsi, les chaudières ne sont allumées qu'au moment voulu, ce qui réduit les coûts d'exploitation. La gestion de demande de charge permet aussi d'affecter à chaque chaudière le même temps de fonctionnement.
Le module d'application Eurotherm pour la gestion des demandes de charge offre un ensemble complet de fonctions, dont certaines sont décrites ci-dessous.
Affectation de charge par l'opérateur
L'option de partage de la demande permet à chaque chaudière de fonctionner en mode "charge de base" ou "modulation" et de trouver la meilleure distribution de charge entre les chaudières pour obtenir le meilleur coût global.
Avec le fonctionnement à charge de base, la mise en œuvre est effectuée par l'opérateur. Dans ce mode, la demande totale est partagée entre les chaudières à charge de base, proportionnellement aux valeurs de charge de base définies par l'opérateur. En revanche, le mode de fonctionnement modulé applique automatiquement l'affectation de charge sans intervention de l'opérateur. La demande totale, moins celle satisfaite par les chaudières à charge de base, est partagée entre les chaudières à fonctionnement modulé proportionnellement à leur capacité. L'adaptabilité du module de commande est telle qu'une combinaison des modes peut être appliquée dynamiquement à l'installation de chaudières.
Partage de la demande
Dans les installations de chaudières, l'affectation de charge la plus efficace ne repose pas sur une simple décision d'exploitation, mais sur des calculs en temps réel qui tiennent compte des facteurs suivants :
Une autre décision importante met en jeu la méthodologie de partage de la demande, qui peut être parallèle ou en série, selon les besoins de l'installation.
Le module de commande d'Eurotherm permet les deux configurations.
En parallèle, les chaudières disponibles partagent la demande totale simultanément en adoptant un taux d'allumage égal pour répondre à la charge.
Lorsque la charge augmente, le taux d'allumage de toutes les chaudières à modulation augmente uniformément jusqu'à ce la charge nécessite une chaudière supplémentaire. A ce stade, le taux d'allumage des chaudières actives augmente pour compenser le taux d'allumage de la chaudière qui vient de démarrer. La Figure 1 explique le processus pour une augmentation de la charge.
La modulation parallèle est généralement utilisée pour les chaudières à vapeur. Elle offre la commande la plus efficace lorsque des charges de procédé relativement régulières sont disponibles. Comme le système module l'installation de chaudières pour régler la pression de refoulement commune sur le point de consigne nécessaire, le contrôleur répond plus en douceur aux variations des conditions de charge.
Figure 1 Partage de la demande en parallèle
Avec le partage de la demande en série, les charges sont affectées en forçant la modulation d'une chaudière à la fois, ceci afin de satisfaire la demande ; c'est le mode le plus efficace lorsqu'il est utilisé avec le module de commande de programme de demande d'Eurotherm. Lorsque la charge augmente, le taux d'allumage de la chaudière à modulation augmente jusqu'à ce la charge nécessite une chaudière supplémentaire. A ce stade, une nouvelle chaudière est mise en marche et devient la chaudière à modulation. Les autres chaudières actives sont progressivement amenées à leur taux d'allumage optimum. La Figure 2 explique le processus pour une augmentation de la charge.
La modulation en série est généralement utilisée pour les systèmes à eau chaude ou les charges de vapeur variables.
Ce mode permet d'obtenir une réponse plus rapide des chaudières individuelles en fonction des conditions de l'installation car la pression de la chaudière est réglée sur le point de consigne requis.
Figure 2 Partage de la demande en série
Les chaudières choisies pour fonctionner en permanence sont appelées les chaudières "principales". Toutes les autres sont des chaudières "secondaires", mais elles sont associées à différentes priorités de sorte qu'une chaudière à haute priorité est toujours activée avant une chaudière de moindre priorité, et ainsi de suite. Par exemple, la chaudière la plus efficace est toujours démarrée la première et la chaudière la moins efficace est toujours arrêtée la première.
Mise des chaudières en veilleuse
Cette fonctionnalité est obtenue en mettant les chaudières disponibles en mode "hot standby" (arrêt chaud) jusqu'à ce que leur allumage soit nécessaire. Pour ce faire, les chaudières inutilisées sont allumées par intermittence, ce qui permet de maintenir une pression requise en appliquant des seuils d'arrêt chaud supérieur et inférieur ou en recirculant l'eau de retour dans les chaudières pour les garder chaudes. Le principal avantage de la mise en veilleuse des chaudières est qu'il assure une fonction de démarrage "à chaud" qui améliore la réponse de l'installation aux variations de charge subites.
Temporisation à 8 jours
Une autre amélioration de l'interface homme machine est la fonction de temporisation à 8 jours décrite dans le Tableau 1. La mise en veilleuse des chaudières est planifiée en fonction des pressions de seuil supérieur et inférieur avec un programme "Aujourd'hui" supplémentaire défini par l'utilisateur et qui peut être chargé sur demande. Jusqu'à quatre réglages de session en option peuvent être préconfigurés et mémorisés dans le superviseur.
Tableau 1 Temporisation à 8 jours de mise en veilleuse des chaudières
Sélection de programme à séquence multiple
Pour satisfaire la demande de l'installation tout en maîtrisant la consommation de combustible, la mise en service successive des chaudières peut être automatisée par la sélection d'un programme à séquences multiples. Les services des chaudières peuvent être programmés d'après des sessions quotidiennes configurables ou des séquences d'événements. Les avantages de cette fonction sont les suivants :
La gestion de la charge à la demande est une fonction optimisante qui augmente, mais ne remplace pas, le système de commande de combustion.