Case Study

La technique de refroidissement permet d'atténuer les problèmes de corrosion par l'hydrogène sulfuré dans les systèmes de pompage

Cette approche économique permet d'allonger la durée de vie tout en économisant de l'énergie.

Les climatiseurs d'armoire offrent une technique de refroidissement actif simple pour les panneaux de commande des pompes, mais ils ne sont pas nécessairement le meilleur choix pour tous les emplacements d'installation. La saleté, la poussière et d'autres contaminants en suspension dans l'air peuvent obstruer les serpentins du condenseur, tandis que les gaz corrosifs présents dans l'environnement peuvent entraîner des défaillances prématurées..

En revanche, les échangeurs thermiques air/eau peuvent répondre aux mêmes exigences sans faire circuler l'air ambiant dans le boîtier, éliminant ainsi les problèmes de colmatage et de corrosion associés à la contamination par l'air.

Une menace courante pour les systèmes de manipulation et de traitement des eaux usées organiques est la présence de sulfure d'hydrogène gazeux. Ce gaz est non seulement toxique pour l'homme, mais il contribue aussi fortement aux problèmes de corrosion des tuyaux, des structures, des instruments et des systèmes électriques. Les stations de relèvement et les systèmes de pompage sont particulièrement vulnérables car le gaz acide H2S attaque facilement le cuivre utilisé dans les fils, les contacts électriques et les climatiseurs des centres de commande des moteurs (MCC).

Le refroidissement de l'armoire est vital pour les MCC contenant les variateurs de fréquence (VFD) qui sont utilisés pour maintenir un fonctionnement efficace en conservant l'énergie par la régulation de la vitesse à laquelle les pompes fonctionnent. Comme les VFD génèrent une quantité considérable de chaleur, il est nécessaire d'utiliser une technique de refroidissement active de l'armoire afin de maintenir les VFD dans des limites de température acceptables. L'absence d'un refroidissement efficace de l'armoire fera que les VFD surchauffent rapidement, s'arrêtent ou même tombent en panne. En plus d'être une perte économique, de telles pannes perturbent la production et affectent l'efficacité des opérations de l'usine.

Pour être efficace, le refroidissement des armoires électriques dans les environnements où le gaz H2S est présent doit utiliser une technique en boucle fermée afin de s'assurer que le gaz acide n'est pas introduit dans l'armoire où il pourrait endommager le câblage, les connexions électriques, les interrupteurs et autres composants. En fait, pour de nombreuses installations, il est avantageux de déployer un système de purge à l'air ou à l'azote qui crée une pression positive à l'intérieur de l'armoire afin de maintenir les éléments ambiants indésirables, y compris le gaz acide, à l'extérieur de celle-ci. Contrairement à un système en boucle ouverte qui utilise des ventilateurs pour aspirer l'air ambiant dans l'armoire et en évacuer la chaleur, un système en boucle fermée maintient l'isolation de l'air ambiant et permet de conserver la classification NEMA de l'armoire électrique. Les exemples d'équipements de refroidissement en boucle fermée pour les armoires électriques comprennent les climatiseurs (également connus sous le nom de climatiseurs d'armoires) et les échangeurs thermiques air/eau.

Les climatiseurs offrent l'avantage d'être une solution prête à l'emploi - ils s'accrochent simplement à l'extérieur de l'armoire et sont connectés à l'alimentation déjà disponible à l'intérieur de l'armoire. Cependant, ces systèmes de réfrigération à base de compresseurs consomment une importante quantité d'énergie et nécessitent une maintenance périodique. De plus, pour résister à l'environnement de gaz acide, les tuyaux de cuivre exposés et les serpentins du condenseur doivent être traités avec un revêtement conforme - ce qui n'est pas nécessairement fait en série. Avec le temps, le nettoyage nécessaire des serpentins du condenseur, avec un éventuel démontage partiel de l'armoire, peut rayer la peinture, dégrader les revêtements et entraîner de la corrosion. 

Échangeur thermique air/eau Pfannenberg sur le panneau de commande d'une pompe de relèvement dans une installation de traitement des eaux usées.

Les échangeurs thermiques air/eau offrent plusieurs avantages qui en font la méthode privilégiée pour le refroidissement des armoires électriques en circuit fermé. Les frais d'acquisition et d'exploitation sont nettement inférieurs à ceux d'un climatiseur à compresseur. De plus, l'échangeur thermique air/eau ne nécessite pratiquement aucune maintenance et, comme il n'y a pas de circulation d'air ambiant dans l'unité, il n'y a aucun risque de corrosion des composants internes par le gaz acide H2S. L'acquisition et la mise en œuvre d'échangeurs thermiques air/eau posent toutefois deux problèmes. Premièrement, les unités doivent être spécifiées comme la solution de choix par le MCC ou l'intégrateur du système de pompe et deuxièmement, les unités doivent être connectées à une source viable d'eau propre ou de frigorigène pour circuler dans le serpentin de l'échangeur thermique. Une autre mise en œuvre viable consiste à envisager le rééquipement des climatiseurs avec des échangeurs thermiques air/eau. Cette modification peut être réalisée sans difficulté puisque certaines unités partagent la même ouverture de l'enceinte. En cas d'ouvertures différentes, une plaque d'adaptation peut être nécessaire pour réduire la taille de l'ouverture.

Échangeurs thermiques air/eau Pfannenberg dans la salle de contrôle des pompes d'une station d'épuration.

Résumé.

En résumé, l'utilisation du refroidissement par eau pour maintenir les composants vitaux des panneaux de commande et des armoires électriques dans des limites de température acceptables est une approche économique et sans entretien qui mérite d'être prise en considération. Les économies d'énergie, une durée de vie plus longue, un entretien réduit et des coûts d'acquisition plus faibles sont quelques-uns des avantages évidents obtenus en utilisant des échangeurs thermiques air/eau pour de tels besoins. En cas de présence de gaz acide H2S, comme dans les stations de traitement des eaux usées et les stations de relèvement des eaux usées, l'avantage supplémentaire d'une isolation totale des composants, qui pourraient se corroder dans de tels environnements, ne doit pas être négligé.

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Étude de cas Traitement de l'eau

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