arrêt des compresseurs frigorifiques - Promo 152

ARRÊT DES COMPRESSEURS FRIGORIFIQUES Dans le chapitre précédent, nous venons de voir qu'une accumulation de
fluide frigorigène liquide dans le carter d'un compresseur à l'arrêt
risquait non seulement de provoquer de très importants départs d'huile,
mais pouvait également être à l'origine d'avaries mécaniques
catastrophiques lors du redémarrage. Pour limiter un éventuel écoulement de liquide vers le carter du
compresseur à l'arrêt, on installe une vanne électromagnétique (VEM) sur la
ligne liquide, le plus près possible du détendeur. Attendu que cette VEM sera fermée hermétiquement à chaque arrêt du
compresseur, la quantité de liquide pouvant s'écouler vers le carter est
limitée à la contenance de l'évaporateur au moment de l'arrêt, plus le
liquide con tenu à partir du pointeau de la VEM. A l'arrêt, cela permet d'empêcher de façon radicale, même si le détendeur
est ouvert, un écoulement de liquide vers l'évaporateur et donc vers le
carter du compresseur. De plus, une résistance de carter (RC) assure le chauffage de l'huile à
l'arrêt du com presseur. Cette résistance a pour but de vaporiser un
éventuel écoulement de frigorigène liquide dans le carter. En chauffant
l'huile, elle prévient en plus toute possibilité de migration de liquide
dans le carter provoquée par le phénomène de la paroi froide de Watt
(étudié page 193). L'arrêt du compresseur et de la vanne électromagnétique peuvent être
réalisés électriquement de plusieurs façons différentes : A) Arrêt du compresseur en protection minimum : Le schéma de principe de ce procédé, appelé "minimum protection" par les
Anglo-saxons, est représenté ci-dessous. Lorsque la température de consigne du thermostat de régulation est atteinte
en am biance, il ouvre son contact (4-5), ce qui coupe l'alimentation de la
bobine du contac teur du compresseur C (5-3) ainsi que la VEM (6-3)
installée sur la ligne liquide. Le compresseur étant à l'arrêt, le con tact
à ouverture C (1-2) se ferme et la résistance de carter RC (2-3) est mise
sous tension. Quand la température remonte en ambiance, le thermostat de régulation
referme son contact (4-5). Si la commande (interrupteur Mar che/Arrêt, horloge de dégivrage...), les
asservissements (contact du ventilo-évaporateur, contrôleur de débit
d'air...) et les sécurités (pressostats HP et BP, relais thermiques,
protection interne...) sont fermés, le compresseur C démarre et la VEM est
ouverte simultanément. En même temps, le contact C (1-2) s'ouvre et coupe l'alimentation de la
résistance de carter RC. Il est important de noter qu'à chaque arrêt du compresseur, quelle qu'en
soit la raison (commande, asservissements, sécurités ou régulation), la VEM
est obligatoirement coupée de sorte à garantir dans tous les cas la
protection mini mum. B) Arrêt du compresseur par tirage au vide automatique : Le schéma de principe de ce procédé, appelé "automatic pump down control"
par les anglo-saxons, est représenté ci-dessous. Le compresseur étant en service, lorsque le thermostat de régulation ouvre
son contact (4-5), il coupe uniquement la VEM (5-3), ce qui interrompt
l'alimentation en liquide de l'évaporateur. Le compresseur C (6-3) continuant à tourner, il aspire le fluide contenu
dans l'évaporateur au moment de la ferme ture de la VEM et la BP diminue.
C'est donc le pressostat de régulation BP (4-6) qui arrête le compresseur C
après tirage au vide de l'évaporateur. Quand la température remonte en ambiance, le thermostat de régulation (4-5)
referme son contact. Cela alimente la VEM et provoque donc un afflux de
liquide dans l'évaporateur en faisant remonter la BP. C'est donc la fermeture du contact (4-6) du pressostat BP de régulation
(appelé souvent pressostat BP de mise à vide) qui enclenche le compresseur
C. Avec ce procédé, l'évaporateur est vidé de tout son liquide à chaque arrêt
du compresseur, ce qui interdit toute migration de liquide vers le carter.
De plus, le tirage au vide favorise le retour dans le carter de l'huile qui
se trouvait dans l'évaporateur au moment de la coupure de la VEM. C) Arrêt du compresseur par tirage au vide unique : Le schéma de principe de ce procédé, appelé "single pump down control" par
les anglo-saxons, est représenté ci dessous. La température étant satis faisante en ambiance, le contact (4-5) du
thermostat de régulation est ouvert. Le relais de Mise à Vide MAV (5-3) est
coupé, ainsi que la VEM (6-3) et le com presseur C (8-3). La résis tance de
carter RC (2-3) est sous tension. Quand la température am biante remonte, le contact (4-5) du thermostat de
régu lation se ferme en collant le relais MAV (5-3) et la VEM (6-3), ce qui
provoque l'ali mentation en liquide de l'évaporateur et donc une remontée
rapide de la BP. Le contact MAV (4-7) est donc fermé mais le com presseur C ne pourra
démarrer que lorsque la BP aura atteint le point d'enclenche ment du
pressostat de régulation (7-8). A ce moment, le compresseur démarre en fermant son contact d'auto-maintien
C (4-7
) et en coupant la résistance de carter par l'ouverture de son contact C (1-
2). Plus tard, la température diminuant en ambiance, le thermostat de
régulation ouvre de nouveau son contact, ce qui coupe le relais MAV et la
VEM. Le contact MAV (
4-7) s'ouvre alors mais le compresseur C continue à tourner, auto-alimenté
par son propre contact C (4-7). Le compresseur vide donc l'évaporateur de son liquide et la BP diminue
jusqu'à l'arrêt par l'ouverture du pressostat BP de régulation (7-8). Si la BP remonte (à cause d'une fuite aux clapets par exemple), le contact
(7-8) du pressostat de régulation se referme mais cette fois ci, le
compresseur ne peut pas démarrer tant que le contact MAV (4-7) est ouvert,
c'est à dire tant que le thermostat de régulation n'aura pas refermé son
contact. Les risques de courts-cycles provoqués par une remontée intempestive de la
BP à l'arrêt (explicités précédemment avec le tirage au vide automatique)
sont donc com plètement éliminés. Notons que le câblage est conçu de sorte qu'une coupure anormale (en
sécurité ou par un asservissement) stoppe immédiatement le compresseur et
la VEM afin de conserver au moins la protection minimum. Notons également que l'interrupteur Marche/Arrêt du compresseur s'installe
fréquemment sous le thermostat de régulation (repère A sur le schéma) de
façon à conserver les avantages de la mise à vide de l'évaporateur même en
cas d'arrêt manuel. Le système de régulation par tirage au vide unique est très fortement recom
mandé sur toutes les installations susceptibles de connaître des
difficultés de retour d'huile (évaporateur installé en dessous du
compresseur, nombreux étages de régulation de puissance du compresseur,
grande longueur de tuyauterie...). D) Pourquoi le tirage au vide favorise-t-il les retours d'huile ? A chaque arrêt du compresseur, il reste du fluide frigorigène et de l'huile
à l'intérieur de l'évaporateur. Dans les installations où le retour d'huile ne peut pas se faire par
gravité naturelle (par exemple si l'évaporateur est situé en dessous du
compresseur) ou lorsque des variations du débit masse de réfrigé rant
piègent de l'huile dans le circuit (par exem ple si le compresseur est
équipé d'un système de réduction de puissance), il devient indispensable de
ramener cette huile dans le carter à chaque arrêt. Pour ramener l'huile dans le carter, attendu sa grande miscibilité avec le
réfrigérant, il faut ramener un maximum de fluide frigorigène et donc tirer
au vide l'évaporateur avant chaque arrêt. L'autre avantage se produit à la remise en service quand, dès l'ouverture
de la VEM, un grand afflux de liquide arrive dans l'évaporateur. L'huile
piégée est alors poussée en avant par ce liquide. Cela permet de ramener un
maximum d'huile dès le ré-enclenchement du compresseur par le pressostat BP
de régulation.
C'est pourquoi un tirage au vide est indispensable sur les installations où
des difficultés de retour d'huile sont à prévoir.
A propos de la bobine de la vanne pilote (et de toutes les bobines
d'électrovanne en général), certains dépanneurs débutants hésitent à se
prononcer quand il s'agit de savoir si elle fonctionne ou pas. En effet, ce
n'est pas parce qu'il y a de la tension à ses bornes que la bobine est
excitée : le fil peut être coupé. Certains posent une lame de tournevis sur l'écrou de serrage de la bobine
pour apprécier la qualité de l'aimant (mais ce n'est pas toujours évident),
d'autres démontent la bobine, la font coulisser sur la cheminée en guettant
le bruit caractéristique du noyau qui se déplace. D'autres encore démontent
la bobine et passent un tournevis à l'intérieur pour voir s'il se fait «
aspirer ». Profitons en pour faire une petite mise au point...
Prenons comme exemple une classique bobine d'électrovanne dont la tension
d'alimentation nominale est de 220V. Les constructeurs acceptent en général une surtension continuelle de 10%
(soit environ 240V) sans risque d'échauffement excessif pour la bobine et
garantissent un fonctionnement correct avec une sous-tension continuelle de
15% (soit 190V). Ces limites d'utilisation se comprennent facilement : Si
la tension d'alimentation est trop forte, la bobine chauffe exagérément et
elle risque de griller. A l'inverse, une tension trop faible ne permettrait
plus de magnétiser suffisamment le noyau pour attirer la masselotte (Voir :
Problèmes électriques divers, page 377). Si notre bobine prévue pour 220V a une puissance nominale de 10W, on
pourrait facilement penser qu'elle absorbe une intensité I = P / U soit I
= 10 / 220 = 0,045 A (soit 45 mA). En réalité, la bobine absorbe environ
0,08 A (soit 80 mA) car en courant alternatif P = U x I x cosj et le cosj
d'une bobine d'électrovanne est généralement très voisin de 0,5. La bobine étant sous tension, si on la retire de la cheminée l'intensité
absorbée monte à 0,233 A (soit presque 3 fois plus que la normale). Comme
l'échauffement dépend du carré de l'intensité, c'est dire que la bobine
s'échauffe 9 fois plus que la normale et q