Compresseurs d’air industriels pour le pétrole et le gaz : guide pratique de sélection

Distinguer d’abord l’air comprimé de la compression des gaz de procédé

L’air comprimé est un utilitaire industriel. Il peut alimenter en continu des outils pneumatiques, des instruments et des démarreurs. Un compresseur de gaz de procédé peut traiter du gaz naturel, de l’hydrogène, de l’azote, du gaz de torche et d’autres gaz de procédé. De même, l’air de procédé doit être qualifié par l’utilisateur final et faire l’objet de limites de service clairement définies.

Dans ce contexte, l’expression « compresseur pour le pétrole et le gaz » peut avoir de nombreuses interprétations. Une demande d’air industriel ne doit pas être confondue avec une demande portant sur un gaz d’hydrocarbures. Un équipement conçu pour l’air atmosphérique ne doit jamais servir à traiter un flux de procédé au seul motif que les besoins en débit et en pression sont similaires.

Pour la surpression des gaz de procédé, la compression par étages, la séparation et la régulation du recyclage, consultez le guide des surpresseurs de gaz de procédé et la présentation des ensembles compresseurs de gaz conçus sur mesure. La ressource de l’EPA sur l’air d’instrumentation montre également pourquoi il est important de distinguer l’alimentation en air d’instrumentation du service pneumatique entraîné par un gaz. Ce guide porte sur les utilitaires d’air.

Quels utilisateurs d’air faut-il inclure dans la cartographie des besoins en air du compresseur ?

Dressez la liste de tous les utilisateurs du service et désignez un responsable pour chacun ; la ressource de l’EPA sur l’air d’instrumentation montre pourquoi les limites du service doivent être explicites. L’air d’instrumentation peut servir à actionner des vannes de régulation ainsi que des dispositifs pneumatiques liés à la sécurité. L’air industriel ou utilitaire peut alimenter des outils ainsi que des raccordements de maintenance et de service. L’air de service pour les puits peut provenir d’équipements mobiles, être utilisé par intermittence et être exposé aux conditions extérieures. Les systèmes de production d’azote, d’air de démarrage et d’air respirable peuvent être soumis à des traitements ou à des exigences de sécurité spécifiques.

Ne regroupez pas les services au seul motif qu’ils sont alimentés par le même collecteur de pression. Il ne faut pas s’attendre à ce qu’un collecteur d’air d’instrumentation absorbe les variations soudaines de la demande d’un raccordement pour outil. L’air respirable relève de la santé et de la sécurité ; la simple mention « compresseur ordinaire » ne suffit pas à garantir qu’il convient à la respiration.

Pour chaque utilisateur, déterminez la pression requise, la demande simultanée, le programme de fonctionnement, la durée d’interruption admissible et le temps de rétablissement attendu. Cette cartographie aidera à déterminer le volume de stockage nécessaire et le niveau de redondance requis. Sans ces informations, des affirmations telles que « 100 % en secours » ou « toujours en service » n’ont pas de sens.

Traduire la demande en enveloppe de conception

Un débit total unique ne constitue pas une base de conception. Envisagez de consigner la demande minimale, normale, de pointe, temporaire et future crédible. Précisez si les débits sont réels ou ramenés à des conditions de référence, notamment de température, de pression et d’humidité. Indiquez la pression requise au point d’utilisation le plus éloigné ou le plus sensible, plutôt qu’au refoulement du compresseur.

Intégrez également à la base de conception les pertes de pression dues au traitement et à la distribution, le comportement du réservoir, l’altitude, les conditions ambiantes et la marge liée à l’encrassement. Une marge de réduction de la consommation non justifiée dans une conception économe en énergie peut conduire le compresseur à fonctionner en décharge ou par cycles, dans des conditions de faible rendement.

Pour une demande continue, au lieu de choisir arbitrairement un compresseur en fonction de la somme des débits nominaux, consultez le guide du département de l’Énergie des États-Unis sur l’air comprimé, qui considère le stockage et la régulation de l’air comprimé comme un système intégré. Si une installation existante le permet, mesurez la demande réelle en air. Pour une nouvelle installation, évaluez les hypothèses qui sous-tendent l’estimation de cette demande.

Quelle architecture de compresseur convient au service ?

En général, les compresseurs à vis rotative conviennent mieux aux services continus, tandis que les compresseurs centrifuges sont adaptés aux demandes importantes et stables. Pour les demandes intermittentes, les débits plus faibles et les pressions de refoulement plus élevées, envisagez un compresseur à pistons, en tenant compte des pulsations, des vibrations et du nombre d’étages. Pour les débits et les demandes plus importants, les compresseurs centrifuges peuvent être mieux adaptés, à condition que la plage attendue soit compatible avec les systèmes de régulation.

Comparez les offres de compresseurs, y compris les configurations à plusieurs étages, sur la base des mêmes conditions d’aspiration, des mêmes conditions requises au refoulement, de la même référence de débit, du même périmètre de traitement, de la même base pour le moteur d’entraînement et du même profil de service. Le guide du département de l’Énergie des États-Unis constitue une référence à l’échelle du système. Pour en savoir plus sur les gammes de produits et leurs configurations, consultez les gammes de compresseurs d’air industriels de PanGeng.

Quelle qualité d’air faut-il au point d’utilisation ?

La norme ISO 8573-1 fournit un cadre pour classer la pureté de l’air comprimé selon les particules, l’eau et l’huile. Ces trois paramètres doivent être définis et associés à un point de mesure. La mention « air propre » ne constitue pas une exigence vérifiable, et une indication de pureté à la sortie du compresseur peut ne pas décrire les conditions après un long collecteur de distribution.

La compression sans huile élimine l’huile de la chambre de compression. Elle ne traite pas les autres sources possibles de contamination par l’huile en aval et n’élimine pas non plus les contaminants éventuellement présents dans l’air aspiré. La qualité de l’air fourni dépend de l’état des tuyauteries, des pratiques de maintenance et de prélèvement, ainsi que des conditions ambiantes. La classe 0 est une spécification du projet ou du fournisseur qui s’inscrit dans le cadre de l’ISO ; elle ne signifie pas qu’il est possible de mesurer l’absence totale d’huile.

Le point de rosée sous pression doit être déterminé en fonction de l’exposition la plus froide des tuyauteries et des équipements, y compris pendant l’arrêt, plutôt qu’à partir d’une valeur par défaut figurant sur une étiquette climatique. Distinguez l’air utilitaire ordinaire de l’air respirable et des autres usages réglementés. Ces services nécessitent des spécifications spécifiques et une étude dédiée.

Concevoir pour les sites terrestres, en mer et en zone classée

La solution la plus sûre et la plus simple peut consister à installer le compresseur dans un local adapté, situé en zone sûre, puis à acheminer l’air par tuyauterie jusqu’aux utilisateurs en zone classée. Ce n’est pas toujours possible. L’équipe du projet doit définir le classement des zones dangereuses, la juridiction compétente, les modes de protection des équipements, les conditions ambiantes, la ventilation, les interfaces de détection de gaz, la stratégie d’arrêt et la délimitation des prestations entre le fournisseur et le site industriel.

Les installations pétrolières et gazières en mer présentent aussi diverses contraintes : salinité, humidité, espace restreint, contraintes de levage, bruit, évacuation de l’eau et accès pour la maintenance. L’emplacement de la prise d’air peut influer sur les performances. L’air chaud de refroidissement recirculé, les gaz d’échappement du moteur, les vapeurs, les embruns et la poussière peuvent réduire la capacité et nuire aux performances.

Aux États-Unis, les règles de l’OSHA relatives aux zones dangereuses régissent les équipements et le câblage dans les zones classées. D’autres juridictions appliquent des cadres légaux et normatifs différents. La demande de prix doit préciser le cadre applicable, au lieu de laisser au fournisseur le soin de le déduire de l’expression « pétrole et gaz ».

Quel moteur d’entraînement et quelle stratégie de régulation conviennent au service ?

L’entraînement électrique est souvent privilégié, en particulier lorsque l’alimentation électrique est fiable et adaptée au démarrage. Un entraînement diesel peut convenir aux équipements mobiles, temporaires ou éloignés, ainsi qu’aux engins de chantier, mais il implique une logistique d’approvisionnement en carburant, la gestion des émissions et la protection contre les intempéries, ainsi que la maintenance du moteur. Un ensemble compresseur entraîné par un moteur à gaz peut être utilisé sur un site éloigné s’il dispose d’un approvisionnement suffisant en gaz combustible ; les caractéristiques du gaz, le démarrage, la ventilation et l’évacuation des gaz d’échappement de l’ensemble deviennent alors des données de conception.

Pour les moteurs utilisés sur des sites éloignés, consultez les ensembles compresseurs d’air de PanGeng.

Le choix de la régulation dépend de la demande, tandis que les détails de l’installation doivent également respecter les exigences de l’OSHA relatives aux zones dangereuses applicables. Pour une régulation en charge-décharge, un entraînement à vitesse fixe peut convenir si les niveaux de charge et de stockage sont connus. La régulation par variateur de vitesse peut réduire le fonctionnement à vide, mais son adéquation dépend du refroidissement, du rendement du moteur, des harmoniques, de la mise en séquence et de la durée de fonctionnement à pleine charge.

Lorsque plusieurs compresseurs alimentent un collecteur commun, une séquence de commande principale doit attribuer les rôles de base et d’appoint, et définir les unités de secours. Sans cette séquence principale, plusieurs compresseurs peuvent fonctionner en même temps, laissant une unité de secours répondre à la demande.

Quels éléments déterminent la fiabilité au-delà du bloc compresseur ?

Dans un système duplex, chaque compresseur doit pouvoir prendre en charge la charge principale après déclassement des performances en fonction des conditions ambiantes et des pertes dues au traitement. Il faut également tenir compte des défaillances potentielles du sécheur, du filtre, du réservoir, du panneau de commande, du départ électrique, du système de refroidissement et du collecteur de refoulement communs afin de limiter les arrêts imprévus.

Pour les installations concernées aux États-Unis, la norme OSHA 29 CFR 1910.169 traite de l’accès au réservoir d’air, de son drainage, de l’indication visible de la pression et des soupapes de sûreté à ressort. Il s’agit d’une exigence propre à une juridiction, et non d’un code de conception universel. Le projet doit aussi préciser les règles applicables aux récipients sous pression, les obligations d’inspection, les critères de décharge et les exigences des autorités locales.

Le stockage en réservoir a un coût. Il peut absorber ou atténuer les pointes de courte durée. Il peut aussi modérer les variations de pression, mais si la demande dépasse le débit disponible du compresseur, le déficit qui en résulte fera baisser la pression du collecteur. Avant de calculer le volume de stockage, définissez l’événement, la pression minimale acceptable, la plage de pression disponible et le temps de réponse requis.

Quelles preuves de réception faut-il au-delà des indications du catalogue ?

Transformez chaque affirmation importante en un critère de réception observable qui peut être vérifié dans des conditions d’essai définies. Pour le débit nominal, il faut au minimum préciser les conditions d’aspiration et de référence. La réception de la pureté de l’air peut se référer à la norme ISO 8573-1. La pression de l’air fourni nécessite un point de mesure défini. Pour le point de rosée, précisez le point de prélèvement, l’état de fonctionnement, ainsi que l’instrument et la méthode à utiliser.

Les essais de réception en usine et sur site vérifient respectivement le fonctionnement de l’équipement chez le fournisseur et dans les conditions réelles de l’installation. Un essai de réception en usine vérifie les fonctions de l’ensemble compresseur chez le fournisseur, tandis qu’un essai de réception sur site vérifie le fonctionnement de l’équipement installé dans les conditions du site industriel. Consignez la consommation électrique ou de combustible pour le cas de fonctionnement défini. Si le site ne permet pas de reproduire le cas nominal, convenez dès le départ de la manière de traiter les corrections, les essais reportés et les réserves.

Envoyer une demande de prix complète

Une demande de prix utile donne aux fournisseurs une base de conception commune et précise les exigences juridictionnelles applicables, telles que les exigences de l’OSHA relatives aux réservoirs d’air. Incluez :

• la liste des services et la cartographie des besoins en air ;
• les cas de débit normal, de pointe, temporaire et futur, avec les conditions de référence ;
• la pression au point d’utilisation et la marge pour les pertes de distribution ;
• les exigences relatives aux particules, à l’eau et à l’huile aux points de mesure spécifiés ;
• les données sur les conditions ambiantes, l’altitude, l’air aspiré, la corrosion, l’enveloppe, le bruit et le classement des zones ;
• les données sur l’alimentation électrique ou le combustible, les restrictions de démarrage, les commandes, les communications et les interfaces d’arrêt.
• la stratégie de service et de secours, les variations de charge auxquelles le réservoir doit répondre, la configuration des sécheurs et filtres, ainsi que les besoins de dérivation et d’isolement.
• les codes et normes applicables, la langue des documents, les exigences d’inspection, les essais FAT et SAT, les certificats, les pièces de rechange et la formation.
• la liste des dérogations demandées, afin de rendre les exceptions visibles au lieu de les enfouir dans les offres.

Un bordereau de données commun à tous les soumissionnaires, avec toutes les hypothèses répertoriées, permettra à l’équipe d’ingénierie de PanGeng d’examiner les offres et de choisir un ensemble compresseur adapté aux conditions du site industriel indiquées.

Questions fréquentes

À quoi servent les compresseurs d’air industriels dans le secteur du pétrole et du gaz ?

Ils fournissent de l’air d’instrumentation, de l’air industriel et de maintenance, de l’air de forage ou de service, ainsi que de l’air de démarrage et d’alimentation à différents ensembles compresseurs, notamment aux générateurs d’azote. L’utilisation de l’air varie d’une installation à l’autre. Séparez les utilitaires d’air comprimé atmosphérique de la compression des gaz d’hydrocarbures, car la définition du fluide, le confinement, les exigences de sécurité et le choix des équipements diffèrent.

Quelle est la différence entre l’air d’instrumentation et l’air industriel ?

L’air d’instrumentation alimente les commandes et les dispositifs pneumatiques dont la fiabilité et la propreté peuvent influer sur le fonctionnement de l’installation ou la sécurité. L’air industriel alimente les outils et les utilitaires, avec une demande plus variable. Une installation peut partager les équipements de production entre plusieurs utilisateurs, mais elle doit protéger les besoins critiques en air d’instrumentation au moyen du traitement, du stockage, de la priorité, de l’isolement ou d’un collecteur distinct, selon le cas.

Quel type de compresseur convient le mieux à une installation pétrolière et gazière ?

Les besoins continus en air utilitaire peuvent être satisfaits par de nombreuses configurations de compresseurs à pistons, rotatifs ou centrifuges. Les compresseurs à pistons peuvent convenir aux services intermittents ou aux pressions plus élevées. Le choix doit tenir compte de la plage de demande, de l’architecture de traitement de l’air, des conditions ambiantes, du comportement de la régulation, de la maintenance, de la redondance requise et des données des fournisseurs évaluées dans des conditions identiques.

La mention « sans huile » garantit-elle que l’air fourni atteint la classe de pureté requise ?

Non. La mention « sans huile » décrit l’architecture de compression et réduit une source de contamination, mais la qualité de l’air fourni dépend aussi des conditions d’aspiration, des tuyauteries en aval, du traitement, de la gestion des condensats, de la maintenance et des prélèvements. Spécifiez séparément les classes relatives aux particules, à l’eau et à l’huile selon la norme ISO 8573-1, indiquez le point de mesure et vérifiez le résultat lors de la réception.

Quand est-il pertinent d’utiliser un compresseur d’air diesel portable ?

Ne raccordez temporairement un compresseur à un collecteur d’air d’instrumentation qu’après l’approbation d’un plan d’interface. Le raccordement temporaire doit être réalisé en présence de l’utilisateur, après examen de la pression, du débit, de l’approvisionnement en combustible, des émissions, de la protection contre les intempéries, du traitement et du bruit. Il faut déterminer si l’utilisateur peut accepter cet apport d’air. Les compresseurs d’air portables à moteur diesel peuvent être utilisés pour la construction, la maintenance, le soutien temporaire au forage, la pose de canalisations et d’autres activités de service lorsque l’alimentation électrique n’est pas disponible.

Quelles exigences système déterminent le choix de la machine ?

Pour l’air comprimé, spécifiez la qualité requise au point d’utilisation et fournissez aux utilisateurs une base de sélection qui leur permette de comparer les architectures et les moteurs d’entraînement, puis d’évaluer la fiabilité et les essais associés aux exigences critiques. Le guide du département de l’Énergie des États-Unis fournit des recommandations complémentaires à l’échelle du système.

Références et sources

• ISO 8573-1 : contaminants de l’air comprimé et classes de pureté
• OSHA 29 CFR 1910.169 : réservoirs d’air
• OSHA 29 CFR 1910.307 : zones dangereuses
• Guide du département de l’Énergie des États-Unis sur l’air comprimé
• Recommandations du Compressed Air and Gas Institute