FR3016435A1

FR3016435A1 - METHOD FOR CONTROLLING CRYOGENIC REFRIGERATING FACILITIES OPERATING IN PARALLEL

Info

Publication number: FR3016435A1
Application number: FR1550237A
Authority: FR
Inventors: Hanspeter Wilhelm
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2015-01-13
Publication date: 2015-07-17
Anticipated expiration: 2035-01-13
Also published as: DE102014000327A1; FR3016435B1

Abstract

Procédé de régulation d'une première et d'une seconde installations frigorifiques (1, 2) reliées par un circuit (100). La puissance frigorifique totale est fournie par la puissance frigorifique de la première installation frigorifique (1) et celle de la seconde installation frigorifique (2). Si la puissance frigorifique totale demandée est supérieure à une charge minimale, on règle seulement la puissance frigorifique de la seconde installation frigorifique (2) pour régler la puissance frigorifique totale demandée et on fait fonctionner la première installation frigorifique à sa puissance nominale.A method of regulating a first and a second refrigeration system (1, 2) connected by a circuit (100). The total cooling capacity is provided by the cooling capacity of the first refrigeration system (1) and that of the second refrigeration system (2). If the total cooling capacity required is greater than a minimum load, only the cooling capacity of the second refrigeration system (2) is set to adjust the total cooling capacity required and the first refrigeration system is operated at its rated power.

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de régula- tion d'une première et d'au moins une seconde installations frigorifiques reliées par un circuit frigorifique, pour fournir une puissance frigori- figue totale à régler composée d'une première puissance frigorifique de la première installation frigorifique et d'une seconde puissance frigorifique fournie par la seconde installation frigorifique. Etat de la technique Les installations frigorifiques cryogéniques ont une tech- nique de régulation complexe car le liquide frigorifique à basse tempéra- ture, par exemple de l'hélium cryogénique, en partie liquéfié (par exemple à une température de 4,5 K) doit être traité en partie à des pressions élevées et le gradient de température vis-à-vis de l'environnement peut atteindre plusieurs centaines de degrés. Le do- maine cryogénique concerne notamment la plage des températures comprises entre 0 K et 120 K. Les installations frigorifiques cryogéniques nécessitent souvent par construction et pour des raisons économiques à la place d'une seule installation deux ou plusieurs installations frigorifiques couplées pour former un système frigorifique, notamment s'il faut fournir des puissances frigorifiques élevées. A cause de la complexité de la technique de régulation, les installations frigorifiques couplées dans un tel système frigorifique fonctionnent si possible indépendamment l'une de l'autre, c'est-à-dire si possible chacune des installations frigorifiques a son circuit de refroi- dissement propre, réglable séparément, ce qui se traduit par des redon- dances en technique de régulation et des coûts élevés correspondants. Le couplage des circuits frigorifiques dans l'éventualité où il est prévu, se fait généralement seulement à l'extrémité froide (4,5 K) dans les réservoirs de liquide cryogénique (par exemple un vase Dewar).Field of the Invention The present invention relates to a method of regulating a first and at least a second refrigerating plant connected by a refrigerating circuit, to provide a total refrigerating power to be regulated composed of a first cooling capacity of the first refrigeration plant and a second cooling capacity supplied by the second refrigeration system. STATE OF THE ART Cryogenic refrigeration plants have a complex control technique because the low temperature refrigerating liquid, for example cryogenic helium, partly liquefied (for example at a temperature of 4.5 K) must to be treated in part at high pressures and the temperature gradient towards the environment can reach several hundred degrees. The cryogenic domain concerns in particular the range of temperatures between 0 K and 120 K. Cryogenic refrigeration plants often require by construction and for economic reasons instead of a single installation two or more refrigeration plants coupled to form a system. refrigerant, especially if high cooling capacities have to be provided. Because of the complexity of the control technique, the refrigeration systems coupled in such a refrigeration system operate independently of each other, that is to say if possible each refrigeration system has its cooling circuit. - clean drainage, adjustable separately, which results in redundancies in regulation technology and corresponding high costs. The coupling of the refrigerant circuits in the event that it is provided, is generally only at the cold end (4.5 K) in the cryogenic liquid tanks (for example a Dewar vessel).

Comme les installations frigorifiques sont conçues pour fonctionner à une certaine puissance nominale, elles ont leur rendement optimum seulement dans une faible plage de puissance (cette plage se situe près de 100% de la puissance nominale). Ainsi le fonctionnement couplé de plusieurs installations frigorifiques ne présente qu'une plage de puissance (puissance totale) relativement étroite dans laquelle le système de refroidissement peut fonctionner de la manière la plus économique, c'est-à-dire lorsque toutes les installations frigorifiques fonctionnent près de leur puissance nominale ou au voisinage de celle-ci, c'est-à-dire avec un rendement optimisé. Dès que la puissance frigorifique totale requise (somme de toutes les puissances nominales des installations frigorifiques couplées) descend en-dessous de la charge maximale (c'est-à-dire si le système frigorifique doit fonctionner en charge partielle) on fait fonctionner habituellement chacune des installations frigorifiques couplées, dans son mode de charge partielle, c'est-à-dire en-dessous de sa puissance nominale respective. Ce mode de fonctionnement en charge partielle des diffé- rentes installations frigorifiques se traduit par un plus mauvais rende- ment du système frigorifique, raison pour laquelle il faut l'éviter. En outre, dans un tel fonctionnement en charge partielle, les installations frigorifiques doivent fonctionner avec une puissance d'entraînement identique des compresseurs et aussi à la même pression. Au cas contraire, on risque qu'au moins des parties du système de refroidissement fonctionnent dans un mode incontrôlé car le cas échéant on peut avoir des différences de pression non régulées produites par les débits différents, nécessaires, d'agent frigorifique dans les différentes installations frigorifiques couplées à des charges partielles différentes. De telles différences de pression peuvent faire qu'une instal- lation frigorifique soit par exemple alimentée avec un excédent ou un défaut d'agent frigorifique et ne fournit pas la capacité frigorifique requise. Dans certains systèmes frigorifiques composés de plu- sieurs installations frigorifiques, il faut toutefois éviter une puissance frigorifique totale, variable et fonctionner dans un mode plus efficace et avec une meilleure régulation de la puissance frigorifique d'un tel système frigorifique à plusieurs installations frigorifiques.35 But de l'invention Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de développer un procédé du type ci-dessus pour remédier à ces inconvénients.Since the refrigeration plants are designed to operate at a certain nominal power, they have their optimum efficiency only in a low power range (this range is close to 100% of the rated power). Thus the coupled operation of several refrigeration plants has only a relatively narrow power range (total power) in which the cooling system can operate in the most economical manner, that is to say when all the refrigerating installations are operating. near their nominal power or in the vicinity of it, that is to say with an optimized efficiency. As soon as the total cooling capacity required (sum of all the nominal powers of the coupled refrigeration systems) falls below the maximum load (ie if the refrigerating system is to operate at partial load), each unit is usually operated refrigeration systems coupled, in its partial load mode, that is to say below its respective nominal power. This mode of partial load operation of the different refrigeration systems results in a poorer performance of the refrigeration system, which is why it must be avoided. Furthermore, in such partial load operation, the refrigerating plants must operate with identical drive power of the compressors and also at the same pressure. Otherwise, there is a risk that at least parts of the cooling system operate in an uncontrolled mode because, if necessary, there may be unregulated pressure differences produced by the different, necessary flow rates of refrigerant in the different installations. refrigerators coupled with different partial loads. Such pressure differences may cause, for example, that a refrigeration system is supplied with excess or a fault of refrigerating agent and does not provide the required cooling capacity. In some refrigeration systems consisting of several refrigeration plants, however, it is necessary to avoid a total, variable cooling capacity and to operate in a more efficient mode and with a better control of the cooling capacity of such a refrigerating system with several refrigeration installations. OBJECT OF THE INVENTION From this state of the art, the present invention aims to develop a method of the above type to overcome these disadvantages.

Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention a pour objet un procédé de régulation du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'aussi longtemps que la puissance frigorifique totale à régler est supérieure à une charge minimale prédéfinie, on ne régule que la puissance frigorifique de la seconde installation frigorifique pour régler la puissance frigorifique totale de- mandée et on fait fonctionner la première installation frigorifique à sa puissance nominale. En d'autres termes, si la puissance frigorifique totale est supérieure à la charge minimale, on régule la puissance ou capacité fri- gorifique de la seconde installation frigorifique (également appelée ins- tallation esclave) pour régler la puissance frigorifique totale demandée et la première installation frigorifique (appelée installation maître) fonctionne à sa puissance nominale. La puissance frigorifique totale est la puissance frigori- figue que doit fournir le système frigorifique. La puissance frigorifique totale demandée est définie par la charge frigorifique produite par exemple par un générateur de charge frigorifique telle qu'une bobine à refroidir, notamment par la chaleur. La quantité de chaleur dégagée dans le générateur de charge frigorifique donne la puissance frigorifique totale requise qui est notamment nécessaire pour compenser la quantité de chaleur dans le générateur de charge frigorifique. Comme pour les puissances frigorifiques totales supé- rieures à la charge minimale, la première installation frigorifique fonctionne à la charge maximale ou à la puissance nominale, cette première installation frigorifique fonctionne aussi longtemps que possible dans les conditions de puissance les plus efficaces. Pour les puissances frigorifiques totales supérieures à la charge minimale, seule la seconde installation frigorifique fonctionne en charge partielle. Comme la puissance frigorifique totale requise est répar- tie entre deux ou plusieurs installations frigorifiques, ce procédé con- vient particulièrement bien pour réguler plusieurs installations frigorifiques le cas échéant des installations frigorifiques moins puissantes, plus compactes pour réduire le coût de l'ensemble du système frigorifique.DESCRIPTION AND ADVANTAGES OF THE INVENTION To this end, the subject of the invention is a control method of the type defined above, characterized in that as long as the total cooling capacity to be regulated is greater than a predefined minimum load, it is not necessary to regulates the cooling capacity of the second refrigeration system to set the total cooling capacity required and the first refrigeration system is operated at its rated power. In other words, if the total cooling capacity is greater than the minimum load, the cooling capacity or capacity of the second refrigerating plant (also called slave installation) is regulated to set the total cooling capacity required and the first refrigeration system (called master installation) operates at its nominal power. The total cooling capacity is the refrigerating capacity to be supplied by the refrigeration system. The total cooling capacity required is defined by the refrigerating charge produced for example by a refrigerant charge generator such as a coil to be cooled, in particular by heat. The amount of heat generated in the refrigerant charge generator gives the total required cooling capacity which is necessary in particular to compensate for the amount of heat in the refrigerant charge generator. As with the total cooling capacity above the minimum load, the first refrigeration system operates at maximum load or nominal power, and this first refrigeration system operates as long as possible under the most efficient power conditions. For total cooling capacities above the minimum load, only the second refrigeration system operates at partial load. Since the required total cooling capacity is distributed between two or more refrigeration plants, this process is particularly suitable for controlling several refrigeration plants, if necessary, less powerful refrigeration plants, more compact to reduce the cost of the entire system. refrigeration.

Comme déjà indiqué, si la puissance frigorifique totale est supérieure à la charge minimale, on fait fonctionner la première installation frigorifique à sa charge nominale. La charge nominale de la première installation frigorifique est notamment définie en ce que pour le fonctionnement à la puissance nominale le rendement de la première installation frigorifique est égal à plus de 0,8 fois et de préférence à plus de 0,9 fois et d'une manière particulièrement préférentielle à plus de 0,95 fois le rendement maximum de la première installation frigorifique ou encore il est égal au rendement maximum. Le rendement est le rapport entre la chaleur évacuée par le système à refroidir (quantité de froid généré) et l'énergie qu'il faut fournir à l'installation frigorifique. En charge partielle, le rendement de l'installation frigorifique est inférieur au rendement en charge maximum, cette charge maximum correspondant au fonctionnement de l'installation frigorifique à sa puissance nominale.As already indicated, if the total cooling capacity is greater than the minimum load, the first cooling system is operated at its nominal load. The nominal load of the first refrigerating plant is defined in particular for the operation at nominal power, the efficiency of the first refrigeration system is equal to more than 0.8 times and preferably more than 0.9 times and a particularly preferential way to more than 0.95 times the maximum yield of the first refrigeration installation or it is equal to the maximum yield. The efficiency is the ratio between the heat evacuated by the system to be cooled (amount of cold generated) and the energy that must be supplied to the refrigeration system. Under partial load, the efficiency of the refrigerating plant is lower than the maximum load efficiency, this maximum load corresponding to the operation of the refrigerating plant at its nominal power.

De façon idéale, le rendement de la première installation frigorifique est voisin du maximum lorsqu'elle fonctionne à la puissance nominale. Mais du fait de fluctuations de la charge ou liées à la commande ou encore d'écarts, on peut avoir des différences par rapport au rendement maximum.Ideally, the efficiency of the first refrigeration plant is close to the maximum when operating at nominal power. But because of fluctuations in the load or related to the order or even of differences, one can have differences compared to the maximum yield.

Ces écarts et fluctuations sont considérés ici comme des tolérances de la puissance nominale qui font partie de la notion de puissance nominale. Si la puissance frigorifique totale à fournir est inférieure à la charge minimale ou descend en-dessous de la charge minimale, on régule également la puissance frigorifique de la première installation frigorifique pour régler la puissance frigorifique totale demandée en faisant alors par exemple fonctionner la seconde installation frigorifique à sa charge minimale. Selon un développement préférentiel de l'invention la charge minimale est la somme de la puissance nominale de la première installation frigorifique et d'une fraction de la puissance nominale de la seconde installation frigorifique, cette fraction se situant dans une plage comprise entre 0,4 et 0,6 et la puissance nominale de la seconde installation frigorifique est notamment définie en ce que le rendement de cette seconde installation frigorifique en fonctionnement nominal est égal à plus de 0,8 fois, de préférence à plus de 0,9 fois et de façon préférentielle à plus de 0,95 fois le rendement maximum de la seconde installation frigorifique. La charge minimale est ainsi notamment la charge mini- male pour laquelle la première installation frigorifique fonctionne encore à la charge maximale ou à la puissance nominale et la seconde installation frigorifique arrive à la limite inférieure de charge. Habituellement, on ne fait pas fonctionner des installations frigorifiques cryogéniques en-dessous de 40% de leur charge nominale.These deviations and fluctuations are considered here as tolerances of the nominal power which form part of the notion of nominal power. If the total cooling capacity to be supplied is lower than the minimum load or falls below the minimum load, the cooling capacity of the first refrigeration system is also regulated to adjust the total cooling capacity demanded by, for example, operating the second installation. refrigerant at its minimum charge. According to a preferred development of the invention, the minimum load is the sum of the nominal power of the first refrigeration plant and a fraction of the nominal power of the second refrigerating installation, this fraction being in a range between 0.4. and 0.6 and the nominal power of the second refrigeration plant is defined in particular that the efficiency of this second refrigeration system in nominal operation is equal to more than 0.8 times, preferably more than 0.9 times, and preferentially at more than 0.95 times the maximum efficiency of the second refrigerating plant. The minimum load is thus in particular the minimum load for which the first refrigerating plant is still operating at the maximum load or the nominal power and the second refrigerating installation reaches the lower load limit. Usually, cryogenic refrigeration plants are not operated below 40% of their nominal load.

La charge minimale dépend notamment des spécifica- tions des installations frigorifiques couplées et peut varier fortement, notamment du point de vue de la charge minimale, en pourcentage, de la seconde installation frigorifique rapportée à sa puissance nominale. C'est pourquoi il est également possible et prévu de manière préféren- tielle de fixer la charge minimale, le cas échéant à des puissances frigo- rifiques plus élevées ou plus faibles de la seconde installation frigorifique. Comme déjà indiqué, les écarts par rapport au rende- ment idéal de la seconde installation frigorifique peuvent provenir de la construction ou de la commande. Selon un développement préférentiel, le circuit d'agent frigorifique comporte une conduite d'agent frigorifique recevant une veine d'agent frigorifique sous une pression de consigne prédéfinie, notamment dans une plage comprise entre 5,0 - 6,0 bars et une tempéra- ture prédéfinie pour alimenter le générateur de charge frigorifique ; la première et la seconde installations frigorifiques sont reliées respectivement par une conduite d'alimentation en agent frigorifique à la première extrémité de la conduite d'agent frigorifique en amont du générateur de charge frigorifique et la veine d'agent frigorifique est chauffée par le générateur de charge frigorifique et la conduite d'agent frigorifique renvoie la veine d'agent frigorifique chauffé par une seconde conduite de retour d'agent frigorifique dans la première et la seconde installations frigorifiques ; les conduites de retour sont reliées à la conduite d'agent frigorifique à la seconde extrémité de la conduite d'agent frigorifique en aval du générateur de charge frigorifique. Cette veine d'agent frigorifique dans le cas des installations cryogéniques est généralement de l'hélium. Mais on peut également envisager d'autres agents cryogéniques selon les températures et les puissances frigorifiques demandées.The minimum load depends in particular on the specifications of the coupled refrigeration plants and can vary considerably, especially with regard to the minimum load, as a percentage, of the second refrigerating plant compared to its nominal power. Therefore, it is also possible and preferentially provided to set the minimum load, if necessary at higher or lower refrigerating powers of the second refrigerating plant. As already indicated, the deviations from the ideal performance of the second refrigeration plant can come from the construction or the control. According to a preferred development, the refrigerant circuit comprises a refrigerant line receiving a refrigerant vein at a predetermined set pressure, in particular in a range of between 5.0 and 6.0 bar and a temperature of preset temperature for supplying the refrigerant charge generator; the first and second refrigeration systems are respectively connected by a refrigerant supply line to the first end of the refrigerant line upstream of the refrigerant charge generator and the refrigerant stream is heated by the refrigerant generator. refrigerant charge and the refrigerant line returns the heated refrigerant vein through a second refrigerant return line in the first and second refrigerating plants; the return lines are connected to the refrigerant line at the second end of the refrigerant line downstream of the refrigerant charge generator. This vein of refrigerant in the case of cryogenic installations is generally helium. However, other cryogenic agents may also be envisaged depending on the temperatures and refrigerating capacities required.

La température prédéfinie de l'agent frigorifique, notam- ment de l'hélium et en particulier dans le cas des installations cryogéniques peut se situer en-dessous de 4 K. Mais on peut également envisager des températures plus élevées allant jusqu'à 150 K. Le refroidissement du générateur de charge frigorifique se fait notamment par échange de chaleur indirecte, par exemple par un élément caloporteur. Mais on peut également refroidir par échange thermique direct. De façon préférentielle, une unité de régulation règle le débit respectif d'agent fluidique. Ce débit revient dans l'installation fri- gorifique de sorte que celle-ci et la seconde installation frigorifique pour- ront fournir la puissance frigorifique demandée pour avoir la puissance frigorifique totale. L'unité de régulation détermine notamment la veine d'agent frigorifique renvoyée dans l'installation frigorifique respective et l'unité de régulation assure la régulation de la puissance frigorifique de l'installation frigorifique respective, notamment en ce que l'unité de ré- gulation règle notamment des pressions différentes de la veine de fluide de refroidissement dans la conduite d'agent frigorifique respective. Suivant un autre développement préférentiel, les con- duites de retour d'agent frigorifique et les conduites d'aller d'agent frigo- rifique comportent des vannes réglables par lesquelles notamment l'unité de régulation permet de réguler la pression de la conduite de retour et/ou de la conduite d'aller, respective, d'agent frigorifique. Les pressions à régler dans les conduites de retour respectives d'agent frigorifique sont notamment définies à l'aide de la pression de consigne ré- gnant dans la conduite commune d'agent frigorifique. C'est pourquoi on régule la pression régnant dans la conduite de retour respective d'agent frigorifique sur une pression de consigne dans la conduite de retour. Cette pression de consigne dans la conduite d'agent frigorifique est multipliée par un coefficient de correction pour la conduite de retour res- pective d'agent frigorifique. Le coefficient de correction peut se composer de différentes grandeurs du procédé et être par exemple proportionnel ou égal au rapport des vitesses de rotation des compresseurs, au rapport des débits massiques d'entrée dans les installations frigorifiques ou au rapport des débits massiques sortant des circuits frigorifiques res- pectifs. Par exemple, le coefficient de correction pour l'installation frigorifique j peut se calculer à l'aide des débits massiques d'entrée comme suit : K= (Débit massique d'entrée) j/ somme (débit massique d'entrée i), relation dans laquelle K est le coefficient de correction appliqué à l'installation frigorifique j et la somme correspond au débit massique d'entrée des installations frigorifiques i à réguler. Le couplage selon l'invention de la première et de la se- conde installations frigorifiques permet d'avoir, de façon limitée, des pressions différentes (les pressions ne peuvent différer que dans le cadre du coefficient de correction car sinon on ne peut plus répartir correctement les débits d'agent frigorifique) et notamment les débits (c'est-à-dire les débits d'agent frigorifique) dans les conduites de retour d'agent frigorifique vers les installations frigorifiques respectives ; or ce- la est important pour un tel mode de fonctionnement asymétrique en charge partielle des installations frigorifiques. Ce type de couplage a en outre l'avantage de permettre une meilleure conception du système frigorifique existant auquel on veut adjoindre d'autres installations frigorifiques pour augmenter la puissance frigorifique. Ce mode de régulation a notamment l'avantage de pou- voir coupler des installations frigorifiques plus petites, c'est-à-dire de puissance plus faible pour générer une puissance frigorifique globale relativement élevée et fonctionner ainsi d'une manière aussi écono- mique que possible, car on prévoit de préférence également une régulation des différents étages de pression. En principe, le procédé selon l'invention permet le cou- plage d'un nombre quelconque d'installations frigorifiques bien que l'invention soit décrite à titre d'exemple dans le cas de deux installa- tions frigorifiques. Dessin La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de système frigorifique représenté dans l'unique figure annexée qui est un schéma d'un système frigori- fique à deux installations frigorifiques appliquant le procédé de l'invention Description d'un mode de réalisation La figure montre un détail d'un circuit frigorifique 100 pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Le circuit frigorifique 100 comporte une première installation frigorifique 1 et une seconde installation frigorifique 2 ; il peut y avoir plus de deux telles installations frigorifiques couplées ; ces installations frigorifiques font partie d'un circuit frigorifique 100. L'agent frigorifique utilisé dans le circuit frigorifique 100, est de préférence de l'hélium contenu dans un réservoir (par exemple sous la forme d'un réservoir d'hélium liquide) 200 pour refroidir un générateur de charge frigorifique 102, notamment à des températures cryogéniques. Ce réservoir 200 est relié au circuit frigorifique 100 et peut notamment recevoir et fournir de l'agent frigorifique liquéfié. Comme la charge frigorifique dans le générateur 102 peut être variable, les deux installations frigorifiques 1, 2 ou leurs puissances frigorifiques peuvent être réglées indépendamment l'une de l'autre pour générer la puissance frigorifique totale qui correspond à la charge frigorifique respective. Si la puissance frigorifique totale demandée est inférieure à la somme des puissances frigorifiques ou puissances nominales des deux installations frigorifiques 1, 2 mais supérieure à une charge minimale prédéfinie, seule la seconde installation frigorifique 2 fonctionnera en mode de charge partielle et la première installation frigorifique 1 res- tera en mode de charge maximale et à sa charge nominale, c'est-à-dire avec le rendement maximum possible. Si la puissance frigorifique totale demandée est inférieure à la charge minimale on fait fonctionner également la première installation frigorifique 1 en charge partielle.The pre-set temperature of the refrigerating agent, especially helium and in particular in the case of cryogenic plants, may be below 4 K. However, higher temperatures of up to 150 K may also be envisaged. Cooling of the refrigerant charge generator is done in particular by indirect heat exchange, for example by a heat transfer element. But we can also cool by direct heat exchange. Preferably, a regulating unit regulates the respective flow rate of fluidic agent. This flow rate returns to the refrigerating plant so that it and the second refrigerating plant can provide the required cooling capacity to have the total cooling capacity. The regulating unit determines in particular the refrigerant stream returned to the respective refrigerating plant and the control unit regulates the cooling capacity of the respective refrigerating plant, in particular in that the control unit In particular, the regulation regulates different pressures of the coolant stream in the respective refrigerant line. According to another preferred development, the refrigerant return lines and the refrigerant flow lines comprise adjustable valves by which in particular the control unit makes it possible to regulate the pressure of the return line. and / or the respective going way of refrigerating agent. The pressures to be set in the respective refrigerant return lines are in particular defined by means of the set pressure set in the refrigerant common line. This is why the pressure in the respective refrigerant return line is regulated to a set pressure in the return line. This set pressure in the refrigerant line is multiplied by a correction coefficient for the refrigerant return line. The correction coefficient can be composed of different quantities of the process and be for example proportional or equal to the ratio of the speeds of rotation of the compressors, to the ratio of the input mass flow rates in the refrigerating installations or to the ratio of the mass flow rates leaving the refrigerating circuits. each other. For example, the correction coefficient for the refrigeration plant j can be calculated using the input mass flow rates as follows: K = (input mass flow rate) j / sum (input mass flow rate i), relationship in which K is the correction coefficient applied to the refrigerating installation j and the sum corresponds to the input mass flow rate of the refrigerating installations i to be regulated. The coupling according to the invention of the first and second refrigeration plants makes it possible, in a limited way, to have different pressures (the pressures can differ only in the context of the correction coefficient because otherwise it is no longer possible to divide refrigerant flow rates) and in particular flow rates (ie refrigerant flow rates) in the refrigerant return lines to the respective refrigeration plants; however, this is important for such an asymmetrical operating mode in partial load of the refrigerating installations. This type of coupling has the further advantage of allowing a better design of the existing refrigeration system to which we want to add other refrigeration facilities to increase the cooling capacity. This mode of regulation has the particular advantage of being able to couple smaller refrigeration plants, that is to say of lower power, to generate a relatively high overall cooling capacity and thus operate in such an economical way. as possible, since a regulation of the different pressure stages is also preferably provided. In principle, the method according to the invention allows the coupling of any number of refrigerating installations, although the invention is described by way of example in the case of two refrigerating installations. The present invention will be described in more detail below with the aid of an example of a refrigeration system shown in the sole attached figure which is a diagram of a refrigeration system with two refrigeration plants applying the refrigeration process. DESCRIPTION OF THE EMBODIMENT The figure shows a detail of a refrigerating circuit 100 for carrying out the method of the invention. The refrigerating circuit 100 comprises a first refrigerating installation 1 and a second refrigerating installation 2; there may be more than two such coupled refrigeration facilities; these refrigerating plants are part of a refrigerating circuit 100. The refrigerating agent used in the refrigerant circuit 100 is preferably helium contained in a reservoir (for example in the form of a liquid helium reservoir) 200 for cooling a refrigerant charge generator 102, especially at cryogenic temperatures. This tank 200 is connected to the refrigerant circuit 100 and can in particular receive and supply liquefied refrigerant. As the refrigerating charge in the generator 102 can be variable, the two refrigerating systems 1, 2 or their cooling capacities can be set independently of one another to generate the total cooling capacity corresponding to the respective refrigerating charge. If the total cooling capacity requested is less than the sum of the cooling capacities or nominal powers of the two refrigerating installations 1, 2 but greater than a predefined minimum load, only the second cooling system 2 will operate in partial charge mode and the first refrigeration installation 1 will remain in maximum load mode and rated load, that is, with the maximum possible efficiency. If the total cooling capacity required is less than the minimum load, the first cooling system 1 is also operated at partial load.

On détermine si la puissance frigorifique totale corres- pond à la charge frigorifique appliquée (ou est éventuellement supérieure ou inférieure à celle-ci). Cela se fait notamment par la lecture du niveau d'agent frigorifique dans le réservoir d'hélium liquide 200. Ce réservoir 200 est relié à la conduite d'agent frigorifique 101 faisant par- tie du circuit frigorifique 100 ; la conduite 101 permet de fournir ou d'évacuer l'agent frigorifique du générateur 102. Si le niveau augmente par exemple dans le réservoir 200, cela signifie notamment que la charge frigorifique appliquée est inférieure à la somme instantanément disponible des puissances frigori- es figues de la première et de la seconde installations frigorifiques 1,2. C'est pourquoi, notamment moins d'agent frigorifique sera vaporisé à l'échange de chaleur avec le générateur de charge frigorifique 102 et du liquide de refroidissement revient dans le réservoir 200. Une unité de régulation commande la puissance frigorifique de la première et de la 20 seconde installations frigorifiques 1, 2 et détecte le niveau du réservoir 200 de sorte qu'en cas de niveau montant, comme réaction, on réduit la puissance frigorifique des installations frigorifiques 1, 2 selon le procédé décrit ci-dessus ; (tout d'abord on étrangle seulement la seconde installation frigorifique 2 puis si la charge frigorifique est inférieure à la 25 charge minimale on agit également sur la première installation frigori- fique 1). La grandeur réelle de la température et de la pression de l'agent frigorifique dans les installations frigorifiques 1 et 2 ou dans la conduite d'agent frigorifique 101 peuvent être détectées à l'aide de moyens de mesure de température et de pression 300, 400, 500, appro- 30 priés. Inversement, l'unité de régulation augmente la puissance frigorifique des installations frigorifiques 1, 2 selon le procédé développé ci-dessus si la puissance frigorifique totale descend en-dessous de la charge de refroidissement appliquée (cela est détecté par un niveau dé- 35 croissant car il y a plus d'agent frigorifique échangé en phase gazeuse).It is determined whether the total cooling capacity corresponds to the cooling load applied (or is possibly greater or less than this). This is done in particular by reading the level of refrigerant in the liquid helium tank 200. This tank 200 is connected to the refrigerant pipe 101 forming part of the refrigerant circuit 100; the pipe 101 makes it possible to supply or evacuate the refrigerating agent from the generator 102. If the level increases for example in the tank 200, this means in particular that the refrigerating charge applied is less than the sum instantly available of the FIG. first and second refrigeration plants 1,2. This is why, in particular, less refrigerating agent will be vaporized at the heat exchange with the refrigerating charge generator 102 and the coolant returns to the tank 200. A control unit controls the cooling capacity of the first and second refrigerators. the second refrigeration system 1, 2 and detects the level of the tank 200 so that in case of rising level, as a reaction, the cooling capacity of the refrigerating plants 1, 2 is reduced according to the process described above; (First of all, only the second refrigerating installation 2 is throttled and then, if the refrigerating charge is lower than the minimum charge, the first refrigeration system 1) is also acted on. The actual magnitude of the temperature and the pressure of the refrigerant in the refrigerating plants 1 and 2 or in the refrigerant line 101 can be detected by means of temperature and pressure measuring means 300, 400 , 500, suitable. Conversely, the control unit increases the cooling capacity of the refrigerating plants 1, 2 according to the process developed above if the total cooling capacity falls below the cooling load applied (this is detected by a decreasing level. because there is more refrigerant exchanged in gas phase).

La régulation des puissances frigorifiques se fait notamment par une régulation à deux étages : tout d'abord on modifie la pression régnant dans les conduites de retour d'agent frigorifique 12, 13. En second lieu, l'unité de régulation, règle la puissance des installations frigorifiques 1, 2 comme cela sera décrit ensuite. Ces conduites de re- tour d'agent frigorifique 12, 13 de la première et de la seconde installations frigorifiques 1, 2 qui alimentent ces installations frigorifiques 1, 2 avec l'agent frigorifique chauffé par le générateur de charge de froid 102, sont reliées par une liaison d'agent frigorifique par la conduite d'agent frigorifique 101 à la seconde extrémité 101b de cette conduite 101 en aval du générateur de charge frigorifique 102 . En régulant la pression dans les conduites de retour d'agent frigorifique 12, 13 on règle notamment le débit d'agent frigorifique 103 passant dans l'installation frigorifique 1, 2 respective. La ré- gulation de la pression se fait notamment à l'aide de vannes réglables 112, 113 équipant les conduites de retour d'agent frigorifique 12, 13. L'unité de régulation règle également la puissance frigorifique des installations frigorifiques 1, 2. En régulant la puissance frigorifique des installations frigorifiques 1, 2 et la pression dans les conduites de re- tour d'agent frigorifique 12, 13 on fait fonctionner à tout instant les ins- tallations frigorifiques 1, 2 dans des conditions contrôlées. L'agent frigorifique mis en température sort des installa- tions frigorifiques 1, 2 par une conduite d'aller d'agent frigorifique 10, 11 associée à l'installation 1, 2 respective ; cette conduite est reliée à une première extrémité 101a de la conduite d'agent frigorifique 101 en amont du générateur de charge de froid 102. Les conduites d'alimentation en agent frigorifique 10, 11 ont également des vannes 110, 111 permettant de réguler la pression dans ces conduites 10, 11 à l'aide de l'unité de régulation. De façon préférentielle, on régule toute- fois chaque pression en commun par la conduite reliée au réser- voir 200. Il règne une pression de consigne prédéfinie dans la con- duite d'agent frigorifique 101. Les pressions de consigne dans les conduites de retour d'agent frigorifique 12, 13 correspondent à cette pression de consigne multipliée par un coefficient de correction pour chaque conduite de retour d'agent frigorifique 12, 13 respective. (voir ci-dessus). Les pressions dans les conduites de retour 12, 13 sont adaptées par les vannes 112, 113 à ces pressions de consigne. De façon préférentielle, on relève la pression de la conduite de retour d'agent fri- gorifique 13 vers la seconde installation frigorifique 2 (installation esclave) par rapport à la conduite de retour d'agent frigorifique 12 vers la première installation de refroidissement 1 pour que la seconde installation frigorifique reçoive en retour moins d'agent frigorifique que la pre- mière installation frigorifique 1 (installation maître).The regulation of the refrigerating powers is effected in particular by a two-stage regulation: first of all, the pressure reigning in the refrigerant return lines 12, 13 is modified. Secondly, the regulation unit regulates the power refrigerating installations 1, 2 as will be described next. These refrigerant return pipes 12, 13 of the first and second refrigeration plants 1, 2 which feed these refrigerating plants 1, 2 with the refrigerating agent heated by the cold load generator 102, are connected by a refrigerating agent connection via the refrigerant pipe 101 to the second end 101b of this pipe 101 downstream of the refrigerating charge generator 102. By regulating the pressure in the refrigerant return lines 12, 13, the rate of refrigerating agent 103 passing through the respective refrigerating installation 1, 2 is regulated in particular. The pressure is regulated in particular by means of adjustable valves 112, 113 fitted to the refrigerant return lines 12, 13. The control unit also regulates the cooling capacity of the refrigerating installations 1, 2. By regulating the cooling capacity of the refrigerating plants 1, 2 and the pressure in the refrigerant return pipes 12, 13, the refrigerating installations 1, 2 are operated at controlled times at all times. The temperature-controlled refrigerant exits the refrigerating plants 1, 2 via a refrigerant supply line 10, 11 associated with the respective installation 1, 2; this pipe is connected to a first end 101a of the refrigerant pipe 101 upstream of the cold load generator 102. The refrigerant supply pipes 10, 11 also have valves 110, 111 for regulating the pressure in these ducts 10, 11 with the aid of the control unit. Preferably, however, each pressure is regulated in common by the pipe connected to tank 200. There is a predetermined set pressure in the refrigerant pipe 101. The set pressures in the return pipes refrigerant 12, 13 correspond to this set pressure multiplied by a correction coefficient for each respective refrigerant return line 12, 13. (see above). The pressures in the return lines 12, 13 are adapted by the valves 112, 113 to these setpoint pressures. Preferably, the pressure of the refrigerant return line 13 to the second refrigeration plant 2 (slave installation) is raised with respect to the refrigerant return line 12 to the first cooling system 1 for cooling. that the second refrigeration plant receives less refrigerant than the first refrigeration plant 1 (master installation).

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Première installation frigorifique 2 Seconde installation frigorifique 10 Conduite d'alimentation de la première installation frigorifique en agent frigorifique 11 Conduite d'alimentation en agent frigorifique de la seconde installation frigorifique 13 Conduite de retour d'agent frigorifique de la seconde installation frigorifique 100 Circuit frigorifique 101 Conduite d'agent frigorifique 10 la Première extrémité de la conduite d'agent frigorifique 10 lb Seconde extrémité de la conduite d'agent frigorifique 102 Générateur de charge frigorifique 103 Veine d'agent frigorifique 110 Vanne de la conduite d'alimentation en agent frigori- fique de la première installation frigorifique 111 Vanne dans la conduite d'alimentation en agent frigo- rifique de la seconde installation frigorifique 112 Vanne de la conduite de retour d'agent frigorifique de la première installation frigorifique 113 Vanne de la conduite de retour d'agent frigorifique de la seconde installation frigorifique 200 Réservoir d'hélium liquide 300, 400, 500 Moyen de mesure de température et de pression30NOMENCLATURE OF THE MAIN COMPONENTS 1 First refrigeration system 2 Second refrigeration system 10 Supply line of the first refrigeration system 11 Refrigerant supply line of the second refrigeration system 13 Refrigerant return line of the second system refrigerant 100 Refrigerant circuit 101 Refrigerant line 10 the first end of the refrigerant line 10 lb Second end of the refrigerant line 102 Refrigerant charge generator 103 Refrigerant vein 110 Valve of the refrigerant pipe Refrigerant supply of the first refrigeration system 111 Valve in the refrigerant supply line of the second refrigeration system 112 Refrigerant return line valve of the first refrigeration system 113 Conduit valve of refrigerant return from the second refrigeration system 200 Liquid helium tank 300, 400, 500 Temperature and pressure measuring medium30

Claims

REVENDICATIONS1°) Procédé de régulation d'une première et d'au moins une seconde installations frigorifiques (1,CLAIMS 1 °) A method of regulating a first and at least a second refrigerating installations (1,

2) reliées par un circuit frigorifique (100), pour fournir une puissance frigorifique totale à régler composée d'une pre- mière puissance frigorifique de la première installation frigorifique (1) et d'une seconde puissance frigorifique fournie par la seconde installation frigorifique (2), procédé caractérisé en ce qu' aussi longtemps que la puissance frigorifique totale à régler est supé- rieure à une charge minimale prédéfinie, on ne régule que la puissance frigorifique de la seconde installation frigorifique (2) pour régler la puissance frigorifique totale demandée et on fait fonctionner la première installation frigorifique (1) à sa puissance nominale. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que si la puissance frigorifique totale à régler est inférieure à la charge minimale, on régule en plus la puissance frigorifique de la première installation frigorifique (1) pour régler la puissance frigorifique totale demandée.2) connected by a refrigerant circuit (100), to provide a total refrigerating capacity to be regulated composed of a first cooling capacity of the first refrigeration system (1) and a second cooling capacity supplied by the second refrigeration system ( 2), characterized in that as long as the total cooling capacity to be set is higher than a predefined minimum load, only the cooling capacity of the second refrigeration system (2) is adjusted to adjust the total cooling capacity required. and the first cooling plant (1) is operated at its nominal power. 2) Method according to claim 1, characterized in that if the total cooling capacity to be adjusted is less than the minimum load, the cooling capacity of the first refrigeration system (1) is additionally regulated to adjust the total cooling capacity required.

3°) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu' on définit la puissance nominale de la première installation frigorifique (1) en ce que le rendement de la première installation frigorifique (1) pour le fonctionnement à la puissance nominale est égale à plus de 0,8 fois, de préférence à plus de 0,9 fois et de préférence à plus de 0,95 fois le rendement maximum de la première installation frigorifique (1).Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the nominal power of the first refrigeration system (1) is defined in that the efficiency of the first refrigeration system (1) for operation at the nominal power is equal to more than 0.8 times, preferably more than 0.9 times and preferably more than 0.95 times the maximum yield of the first refrigerating plant (1).

4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge minimale est la somme de la puissance nominale de la première installation frigorifique (1) et d'une fraction de la puissance nominale de la seconde installation frigorifique (2), - cette fraction se situant dans une plage comprise entre 0,4 et 0,6, etla puissance nominale de la seconde installation frigorifique (2) est notamment définie en ce que le rendement de cette seconde installation frigorifique (2) en fonctionnement nominal est égal à plus de 0,8 fois, de préférence à plus de 0,9 fois et de façon préférentielle à plus de 0,95 fois le rendement maximum de la seconde installation frigo- rifique (2).Method according to Claim 1, characterized in that the minimum load is the sum of the rated power of the first refrigeration system (1) and a fraction of the rated power of the second refrigeration system (2), - this fraction being in a range between 0.4 and 0.6, andthe nominal power of the second refrigeration plant (2) is defined in particular that the efficiency of this second refrigerating installation (2) in nominal operation is equal to more than 0.8 times, preferably more than 0.9 times, and more preferably more than 0.95 times the maximum efficiency of the second refrigeration plant (2).

5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'agent frigorifique (100) comporte une conduite d'agent frigo- rifique (101) traversée par une veine d'agent frigorifique (103) fournie à un générateur de charge de froid (102) à une pression de consigne pré-définie et à une température prédéfinie, la première et la seconde installations frigorifiques (1, 2) étant re- liées par une conduite d'alimentation en agent frigorifique (10, 11) à une première extrémité (101a) de la conduite d'agent frigorifique (101) en amont du générateur de charge frigorifique (102), la veine d'agent frigorifique (103) est chauffée par le générateur de charge frigorifique (102), et la conduite d'agent frigorifique (101) retourne la veine d'agent frigo- rifique réchauffé (103) par une conduite de retour d'agent frigorifique (12, 13) dans la première (1) et dans la seconde (2) installations frigorifiques, les conduites de retour d'agent frigorifique (12, 13) étant reliées à la seconde extrémité (10 lb) de la conduite d'agent frigorifique (101) en aval du générateur de charge frigorifique (102).Process according to Claim 1, characterized in that the refrigerating agent circuit (100) comprises a refrigerant line (101) through which a refrigerating agent stream (103) supplied to a generator of refrigerant is passed. cold charge (102) at a preset set pressure and a pre-set temperature, the first and second refrigerating units (1, 2) being connected by a refrigerant supply line (10, 11) at a first end (101a) of the refrigerant line (101) upstream of the refrigerating charge generator (102), the refrigerant stream (103) is heated by the refrigerant charge generator (102), and the refrigerant line (101) returns the reheated refrigerant stream (103) through a refrigerant return line (12, 13) in the first (1) and second (2) facilities. refrigerators, refrigerant return lines (12, 13) as connected to the second end (10 lb) of conducting refrigerant (101) downstream of the cooling load generator (102).

6°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on régule à l'aide d'une unité de régulation, la veine d'agent frigorifique (103) respective retournant à l'installation frigorifique respective (1, 2) et la puissance de l'installation frigorifique (1, 2) respective, et notamment ont règle la pression régnant dans les conduites de retour d'agent frigorifique (12, 13) pour répartir la veine d'agent frigorifique (103) entre la première et la seconde installations frigorifiques (1, 2), etnotamment l'installation de régulation règle la puissance frigorifique des installations frigorifiques (1, 2) en modifiant la puissance motrice des installations frigorifiques (1, 2) pour que notamment les installations frigorifiques (1, 2) fournissent la puissance frigorifique requise donnant la puissance frigorifique totale.Process according to Claim 5, characterized in that the respective refrigerant vein (103) returning to the respective refrigeration plant (1, 2) is regulated by means of a control unit and the power of the respective refrigeration plant (1, 2), and in particular the pressure in the refrigerant return lines (12, 13) for distributing the refrigerant vein (103) between the first and the second the second refrigerating plant (1, 2), and in particular the regulating installation regulates the cooling capacity of the refrigerating plants (1, 2) by modifying the driving power of the refrigerating plants (1, 2) so that in particular the refrigerating plants (1, 2) provide the required cooling capacity giving the total cooling capacity.

7°) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que les conduites de retour d'agent frigorifique (12, 13) et les conduites d'aller d'agent frigorifique (10, 11) ont chacune une vanne réglable (110, 111, 112, 113) et notamment l'unité de régulation règle à l'aide des vannes réglables, la pression dans la conduite de retour respective d'agent frigorifique (12, 13) et dans la conduite d'aller respective d'agent frigorifique (10, 11). 20Method according to Claim 6, characterized in that the refrigerant return lines (12, 13) and the refrigerant flow lines (10, 11) each have an adjustable valve (110, 111). , 112, 113) and in particular the regulating unit regulates with the help of the adjustable valves, the pressure in the respective refrigerant return line (12, 13) and in the respective refrigerant flow line (10, 11). 20