Details

1. Introduction
Le banc d'essai de compresseur est conçu pour évaluer et caractériser les huiles lubrifiantes pour compresseurs à vis lubrifiées à l'huile dans des conditions réalistes et contrôlées. Sa fonction principale est de faire fonctionner un compresseur à vis injecté d'huile — typiquement un Atlas Copco GA 15 A 13 (ou équivalent) — en boucle fermée, tout en surveillant en continu la pression, la température, le débit et les paramètres associés. En soumettant les huiles de test (ISO VG 32–100) à un fonctionnement prolongé, les composants en aval peuvent être inspectés pour tirer des conclusions sur la stabilité à l’oxydation, les propriétés d’usure et la performance globale sous charge.

Objectifs principaux :
 ● Évaluation de la performance de l'huile : déterminer la tendance à l’oxydation et la longévité des huiles de compresseur.
 ● Diagnostics basés sur les données : capture des données en temps réel (pression, température, débit) via un système DAQ/PLC intégré pour analyse post-test.
 ● Sécurité et conformité aux normes : conçu pour répondre à la directive européenne 2006/42/CE (CE) ou aux normes indiennes équivalentes, avec interverrouillages, soupapes de sécurité et arrêts d’urgence.

2. Spécifications techniques

            

              
Paramètre
              
Spécification
            
            

              
Type de compresseur
              
Vis rotative lubrifiée à l'huile (Atlas Copco GA 15 A 13 ou équivalent)
            
            

              
Puissance du moteur
              
15 kW (20 HP)
            
            

              
Tension d'entrée
              
415 VAC, 3 phases, 50 Hz, 63 A
            
            

              
Pression maximale de refoulement
              
12,5 bar (nominal) ; soupape de sécurité à 14 bar
            
            

              
Débit maximum
              
71 CFM (≈ 120 m³/h) à 130 °C
            
            

              
Grades d'huile supportés
              
ISO VG 32, 46, 68, 100
            
            

              
Capacité du réservoir d'huile
              
500 L, cuve verticale en acier (IS 2062 E 250 BR), test hydraulique à 15 bar
            
            

              
Plage du débitmètre
              
0–150 LPM (type turbine, sortie 4–20 mA)
            
            

              
Transmetteurs de pression
              

                • Aspiration : 0–2,5 bar abs (Wika S20)

                • Refoulement/Réservoir : 0–16 bar manométrique × 4 (Wika S20)
              
            
            

              
Transmetteurs de température
              
0–150 °C (Wika TR 10 × 5, sonde 6 mm)
            
            

              
Système de refroidissement
              
Refroidisseur d'huile + pompe de circulation (≤ 130 °C sortie) ; refroidisseur d'air + séparateur en aval
            
            

              
Point de consigne de la soupape de sécurité du réservoir
              
14 bar (vidange à 12,5 bar via vanne à siège incliné)
            
            

              
Matériel HMI/DAQ
              

                • PLC : Siemens SIMATIC S7-1200

                • PC industriel : Intel i7, 8 Go RAM, 1 To HDD, Windows 10 Pro, moniteur TFT 21″
              
            
            

              
Tableau de commande (VFD)
              
Schneider ATV212, 22 kW, 3 phases, avec disjoncteurs MCCB, relais de surcharge, boutons-poussoirs, feu de signalisation, arrêt d'urgence
            
            

              
Interverrouillages de sécurité
              
Surchauffe (> 130 °C → arrêt VFD), surpression (> 14 bar → décharge), alarme niveau d'huile bas
            
            

              
Empreinte (approx.)
              
2,5 m × 1,5 m × 1,8 m (composite de la plateforme du compresseur, panneaux, réservoir)
            
            

              
Dimensions de la plateforme du compresseur
              
1,3 m × 0,78 m × 1,2 m
            
            

              
Dimensions de l'armoire DAQ
              
0,6 m × 0,8 m × 1,8 m
            
            

              
Dimensions du tableau de commande VFD
              
0,8 m × 0,3 m × 1 m
            
            

              
Dimensions du réservoir
              
Ø 1 m × 1,2 m
            
            

              
Matériau de construction
              
Plateforme : plaque MS IS 2066 (10 mm) + canaux ISMC-100 ; Réservoir : acier IS 2062 E 250 BR ; tuyauterie : SS/PK
            
            

              
Peinture/Revêtement
              
Revêtement poudre sur la plateforme ; primaire + couche anticorrosion sur le réservoir
            
            

              
Précision de l'instrumentation
              

                • Pression : ± 1 % FS (Wika 233.50.100)

                • Température : ± 0,5 °C (Wika TR 10)
              
            
          

3. Blocs fonctionnels principaux
Le banc est divisé en quatre sous-systèmes principaux, formant chacun une boucle de test cohérente :
 1. Ensemble compresseur 
  - Machine : compresseur à vis injecté d’huile entraîné par un moteur électrique de 15 kW.
  - Fonctionnement : fait circuler l’huile de test à travers les paliers et les vis, puis libère l’air chargé d’huile dans le séparateur.

 2. Unité de contrôle électrique (panneau VFD)
  - Variateur de fréquence : Schneider ATV212 (22 kW, triphasé) régule la vitesse du moteur pour maintenir les consignes de pression, température ou débit.
  - Panneau électrique : abrite disjoncteurs MCCB, boutons poussoirs, feux de signalisation (rouge/jaune/vert), arrêt d’urgence et interverrouillages pour surchauffe moteur, surpression et défauts.

 3. Acquisition et contrôle des données (DAQ/PLC)
  - PLC : Siemens SIMATIC S7-1200 pour toutes les entrées/sorties analogiques et numériques.
  - HMI/PC industriel : ordinateur industriel Advantech (Intel i7, 8 Go RAM, 1 To HDD, Windows 10 Pro) avec interface logicielle pour surveillance en temps réel.
  - Capteurs :
   ▪ Transmetteurs de pression (Wika S20, 0–2,5 bar abs ; 0–16 bar manométrique) à l’aspiration, au refoulement et au réservoir.
   ▪ Transmetteurs de température (Wika TR 10, 0–150 °C, sonde 6 mm) avant/après refroidisseur d’huile et au refoulement du compresseur.
   ▪ Débitmètre (type turbine, 0–150 LPM, sortie 4–20 mA) sur le circuit d’huile.
   ▪ Compteur d’énergie (selon besoin) pour mesurer la consommation électrique.

4. Refroidissement et stockage air/huile
  - Refroidisseur d’huile + pompe de circulation : maintient la température d’entrée de l’huile vers le compresseur ; contrôlé par VFD pour garder la sortie ≤ 130 °C.
  - Refroidisseur d’air + séparateur : refroidit l’air comprimé et sépare l’huile avant stockage dans le réservoir.
  - Réservoir : acier vertical 500 L (IS 2062 E 250 BR), testé hydrostatiquement à 15 bar, avec crochets de levage, valve de vidange (½″ BSPM) et prises de manomètre (¼″ + ½″ BSPM).
  - Soupape de sécurité : réglée à 14 bar sur le réservoir ; vidange automatique à 12,5 bar via vanne à siège incliné.

4. Circuit hydraulique détaillé (voir documents joints)
Le circuit d’huile en boucle fermée passe comme suit :
 1. Injection d’huile : l’huile du réservoir (« huile froide ») est pompée vers les paliers du compresseur.
 2. Séparation du refoulement : l’huile + air mélangés entrent dans le séparateur air/huile ; l’huile retourne au réservoir ; l’air passe par le refroidisseur d’air.
 3. Refroidissement de l’huile : l’huile séparée traverse le refroidisseur (transmetteurs de température 6.3/6.4).
 4. Débitmètre (7.0) : mesure le débit d’huile (0–150 LPM).
 5. Point d’échantillonnage : permet un prélèvement manuel pour analyse en laboratoire.
 6. Soupape de sécurité (8.0) : protège le circuit contre la surpression >14 bar.
 7. Réservoir d’huile (9.0) : capacité 500 L ; équipé d’indicateurs de niveau, vidange et port d’inspection.
 8. Retour au compresseur : l’huile retourne au port d’injection du compresseur (transmetteur de pression 5.1 lit 0–16 bar manométrique).

Légende du schéma hydraulique :
● 1.0 = aspiration compresseur
● 2.0 = panneau VFD
● 3.0 = compteur d’énergie
● 4.0 = transmetteur pression aspiration
● 5.1–5.5 = transmetteurs pression refoulement/réservoir
● 6.1–6.6 = transmetteurs température autour des refroidisseurs
● 7.0 = débitmètre
● 8.0 = soupape de sécurité
● 9.0 = réservoir d’huile
● 10.0 = valve de vidange automatique sur réservoir
● 11.0 = manomètre
● 12.0 = sécheur d’air (air comprimé propre)
● 13.0 = instrumentation optionnelle (capteur point de rosée, etc.)

5. Composants mécaniques et structurels
1. Châssis & base
 o Fabrication en profilés ISMC-100 (pieds) et plaque MS 10 mm (IS 2066), soudée selon dessins approuvés, peinture poudre.
 o Crochets de levage (MS 16 mm) aux quatre coins, dimensionnés pour levage et manutention sécurisés.

2. Réservoir d’air & collecteur
 o Corps et fonds : IS 2062 E 250 BR, extrémités ellipsoïdales, test hydrostatique 15 bar.
 o Collecteurs usinés en MS ; raccords ½″ BSPM, test pénétration colorée.
 o Peinture primaire + couche de finition ; temps de séchage 24 h.

3. Tuyauterie & raccords
 o Tubes haute pression et raccords connectant compresseur, refroidisseur, réservoir, soupapes. Tous joints testés à 18 bar.
 o Vanne de vidange automatique (Parker/Festo, ½″ BSPM) au fond du réservoir ; vanne pneumatique à siège incliné pour contrôle.

4. Ensemble de refroidissement
 o Refroidisseurs huile/air dimensionnés pour maintenir l’huile ≤ 130 °C.
 o Ventilateur/moteur contrôlé par VFD pour refroidissement variable selon température de refoulement.

5. Montage instrumentation
 o Manomètres (Wika 233.50.100, 0–21 bar, 1 % FS) sur lignes aspiration/refoulement et réservoir.
 o Transmetteurs montés sur douilles SS avec vannes d’isolement.
 o Débitmètre turbine 1″ BSPF après refroidisseur.
 o Capteurs température dans thermoplongeur 6 mm avant/après refroidisseur et refoulement.

6. Électricité & architecture de contrôle
 ● Alimentation : triphasé, 415 VAC, 63 A (fournie par le client).
 
 ● Panneau VFD :
     - Schneider ATV212 (22 kW).
     - Disjoncteur MCCB, relais de surcharge, fusibles, contacteurs, protection moteur.
     - Boutons poussoirs : START, STOP, RESET ; arrêt d’urgence.
     - Feu de signalisation (vert = prêt, jaune = marche, rouge = défaut).
 
 ● Armoire PLC/DCS :
     - CPU Siemens S7-1200, entrées analogiques 4–20 mA (pression, température, débit).
     - E/S numériques pour interverrouillages, alarmes, commande moteur/vanne.
     - Alimentation SMPS et MCB selon schéma.
     - Liaison Ethernet entre PLC et PC industriel.
 
 ● HMI/PC industriel :
     - Moniteur 21″ TFT, clavier, souris.
     - Interface graphique avec diagramme en temps réel du niveau du réservoir, température huile, pressions, état alarmes.
     - Enregistrement de tous paramètres ; export CSV/Excel pour analyse post-test.
 
 ● Interverrouillages de sécurité :
     - Surchauffe (>130 °C → arrêt VFD).
     - Surpression (>14 bar → soupape sécurité, alarme).
     - Niveau d’huile bas → arrêt compresseur.
     - Protection par mot de passe HMI.

7. Liste des matériaux (articles clés)

  

    
N° Article
    
Numéro de pièce
    
Description
    
Marque/Modèle
    
Qté
  
  

    
1
    
2A3876P0001
    
Compresseur à vis lubrifié à l'huile, 20 HP/15 kW
    
Atlas Copco GA 15 A 13
    
1
  
  

    
2
    
2A3876P0002
    
Variateur de fréquence (22 kW, 3Ø)
    
Schneider ATV212
    
1
  
  

    
3
    
2A3876P0003
    
Compteur d'énergie (selon besoin)
    
Standard
    
1
  
  

    
4
    
2A3876P0004
    
Transmetteur de pression, 0–2,5 bar abs
    
Wika S20
    
1
  
  

    
5
    
2A3876P0005 (×4)
    
Transmetteur de pression avec élément de refroidissement, 0–16 bar
    
Wika S20
    
4
  
  

    
6
    
2A3876P0006 (×5)
    
Transmetteur de température, 0–150 °C
    
Wika TR 10
    
5
  
  

    
7
    
2A3876P0007
    
Débitmètre, 0–150 LPM (type turbine)
    
Standard
    
1
  
  

    
8
    
–
    
Variateur de fréquence supplémentaire (selon besoin)
    
Standard
    
1
  
  

    
9
    
2A3876P0009
    
Réservoir d'huile, 500 L, 15 bar, montage vertical
    
Neometrix
    
1
  
  

    
10
    
2A3876P0010
    
Manomètre, 0–21 bar, 1 % FS
    
Wika 233.50.100
    
1
  


8. Assurance qualité & protocoles de test
8.1. Test d’acceptation usine (FAT)
Avant expédition :
 ● Intégrité hydraulique : test de fuite à 18 bar.
 ● Précision pression/température : certificats d’étalonnage NABL.
 ● Inspection visuelle : dimensions, étiquetage, montage boutons et manomètres.
 ● Réservoir d’air : certificat hydro, soudures, crochets de levage, dimensions ports.
 ● Sécurité & interverrouillages : arrêt urgence, buzzer, feu de signalisation, protection HMI.
 ● Test fonctionnel :
   • Montée en charge VFD pas à pas ; démarrage compresseur.
   • Refroidissement huile : enregistrement T entrée/sortie (40–84 °C); cutoff ≤130 °C.
   • Tests pression : relevé aspiration, fonctionnement, refoulement toutes les 10 min; vidange réservoir à 12,5 bar, soupape 14 bar.

8.2. Test d’acceptation site (SAT)
Après installation chez BPCL (3 semaines) :
 ● Vérification mécanique : fondation, nivellement, alignement.
 ● Vérification électrique : alimentation, mise à la terre, câblage.
 ● Essai fonctionnel : fonctionnement 4 000 h (fiabilité min.) sous supervision.
 ● Remise documentation :
   1. Manuel utilisateur & maintenance (×2).
   2. Plans techniques complets (GA, circuit, BOM).
   3. Certificat compresseur, garantie 2 ans.
   4. Formation opérateurs BPCL.

9. Procédure opérationnelle
1. Démarrage
 ● Vérifier niveau d’huile ; remplir au trait.
 ● Fermer vanne de vidange réservoir.
 ● Allumer panneau VFD ; régler paramètres RPM/pression.
 ● Allumer PLC/PC ; lancer HMI.
 ● Appuyer sur « START » HMI ; VFD monte à vitesse consigne.
 ● Surveiller T huile entrée/sortie ; ajuster ventilateur si nécessaire.

2. Enregistrement données
 ● HMI enregistre chaque seconde : pression aspiration/refoulement/réservoir, T huile, conditions ambiantes, débit.
 ● Alarmes : T huile >130 °C (arrêt VFD), pression réservoir >14 bar (soupape s’ouvre).

3. Arrêt
 ● Réduire vitesse VFD progressivement via HMI.
 ● Laisser compresseur au ralenti sans charge.
 ● Ouvrir vanne à siège incliné pour libérer pression réservoir.
 ● Éteindre VFD → PLC → alimentation.
 ● Vidanger huile résiduelle via point échantillonnage pour analyse.
 ● Enregistrer rapport final (T huile, pressions, heures, consommation énergie).

10. Matériaux & sécurité
 ● Acier structurel : IS 2062 E 250 BR pour châssis, réservoir, supports.
 ● Normes soudure : soudeurs qualifiés, test pénétration colorée sur joints critiques.
 ● Revêtement : poudre sur châssis; primaire + anticorrosion sur réservoir.
 ● Sécurité :
   - Bouton urgence sur VFD & DAQ.
   - Feu de signalisation.
   - Buzzer pour alarmes.
   - Interverrouillages surchauffe/surpression.
   - Protection HMI par mot de passe.

11. Consommables & maintenance
 ● Huiles compresseur : ISO VG 32, 46, 68, 100.
 ● Filtres :
   - Filtre huile inline : changer tous 200 h.
   - Cartouches sécheur air : tous 6 mois ou alarme humidité.
 ● Refroidissement : mélange eau/glycol si T ambiante >35 °C.
 ● Pièces de rechange recommandées :
   - Transmetteur pression et capteur température de rechange.
   - Courroies, joints toriques, fusibles, ampoules, stockage HMI-PC.

12. Rapports & livrables
Après chaque test :
1. Rapport performance huile
 ● T entrée/sortie vs. temps.
 ● Courbes pression (aspiration, refoulement, réservoir).
 ● Débit vs. temps.
 ● Observations (sursauts, chutes pression, hausse T anormale).

2. Journal compresseur
 ● Heures de fonctionnement, profil RPM VFD, consommation énergie (kWh).

3. Non-conformités & maintenance
 ● Écarts capteurs/étalonnage.
 ● Fuites ou déclenchement soupape sécurité.
 ● Maintenance réalisée (filtres, vérification accouplements).

4. Résumé final
 ● Conclusions sur oxydation huile et adéquation.
 ● Recommandations pour cycle test suivant ou intervalle changement huile.

En résumé, ce banc d’essai de compresseur est une plateforme intégrée CE : 
 ● Fait fonctionner un compresseur à vis lubrifié à l’huile 15 kW sous conditions contrôlées.
 ● Refroidit et sépare huile/air, recircule huile test pour longues durées (≥4 000 h).
 ● Enregistre données complètes via PLC/DAQ et PC industriel HMI.
 ● Conforme aux normes sécurité (soupapes, interverrouillages, arrêts d’urgence).
 ● Assure tests robustes et reproductibles des lubrifiants compresseurs.