Comment avoir un contrôle efficace du débit d’une vanne papillon ?

L’ouverture et la fermeture en douceur des vannes papillon ont un impact important sur les performances du système et sur la fiabilité de fonctionnement à long terme. Elle prolonge non seulement la durée de vie de la vanne et de l’actionneur, mais protège également les autres composants et la tuyauterie du système. Dans les systèmes utilisant un actionnement pneumatique, le contrôle du débit est obtenu en dosant le débit d’air comprimé à l’entrée ou à la sortie de l’actionneur.

Plusieurs problèmes peuvent survenir si les vannes papillon sont actionnées trop rapidement, le plus notable étant connu sous le nom de coup de bélier ou de choc hydraulique. Ce phénomène est causé par la fermeture rapide d’une vanne, ce qui entraîne une accumulation de pression qui se déplace rapidement vers l’amont. Le bruit ou les vibrations qui en résultent peuvent endommager la tuyauterie ou l’instrumentation en amont de la vanne.

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Une vitesse d’ouverture et de fermeture correctement contrôlée des vannes protège le matériau du joint d’étanchéité, ce qui augmente la durée de vie de la vanne papillon. Il en va de même pour les composants à l’intérieur de l’actionneur lui-même.

Cet article identifie les moyens de contrôler la vitesse des actionneurs pneumatiques, à simple et double effet, en utilisant un contrôle efficace du débit. Les méthodes décrites s’appliquent aux actionneurs quarts de tour et linéaires, ainsi qu’aux actionneurs à palettes, à crémaillère et à étrier.

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Les applications de contrôle de débit

Le contrôle du débit est réalisé par un dispositif d’étranglement ou un orifice qui limite le débit d’air. Le débit d’air contrôlé à l’entrée ou à la sortie d’un actionneur pneumatique régule le volume ou le taux d’augmentation de la pression contre le piston ou la palette. Ceci régule à son tour la vitesse de rotation des actionneurs quarts de tour, ou la vitesse d’extension et de rétraction des actionneurs linéaires.

Les vannes de régulation de débit diffèrent des vannes à pointeau ou des orifices, car ce type de vanne limite le débit dans un sens, mais permet un écoulement libre dans le sens opposé. Une vanne à pointeau ou un orifice limite le débit dans les deux sens.

Il existe plusieurs façons d’obtenir un contrôle de débit adéquat et donc de prolonger la durée de vie de la vanne papillon.

Il faut prendre soin de choisir une vanne de régulation de débit qui correspond aux spécifications environnementales de l’application. L’on peut trouver, par exemple, des vannes de régulation de débit calibrées. Le meilleur contrôle et la meilleure performance résulteront du montage d’un régulateur de débit réglable en ligne directement sur l’actionneur pneumatique. Les manuels de maintenance et de dépannage peuvent être référencés pour un nombre exact de tours pour des performances optimales. Ce fait rend le processus de réglage simple.

Le collecteur de la vanne pilote 

Le plus souvent, les équipementiers de traitement de l’eau installent la vanne de régulation de débit sur le collecteur de la vanne pilote. La vanne de régulation du débit est préinstallée sur le collecteur de la vanne pilote, ce qui constitue un avantage de cette conception. Avec cette conception, la vanne de régulation du débit est immunisée contre les réglages accidentels à l’usine. Le système est également protégé de l’environnement, car les collecteurs de vannes sont installés dans un environnement contrôlé. Le réglage initial de ces régulateurs de débit peut cependant s’avérer difficile, car la vanne de process peut ne pas être visible depuis le terminal de vannes. Plus la distance entre les deux est grande, plus il est difficile d’obtenir une régulation précise et la performance du système.

L’application la moins coûteuse d’une vanne à pointeau est une autre conception que l’on voit parfois. Cependant, cette option doit être écartée, car les vannes à pointeau présentent un inconvénient majeur dans cette application. Contrairement à un contrôle de débit réglable, les vannes à pointeau limitent le débit d’air dans les deux directions. Ce fait ne permet pas de contrôler séparément les vitesses d’ouverture et de fermeture.

Un contrôle à orifice fixe

Envisager un contrôle d’orifice fixe. Le contrôle à orifice fixe est l’option de contrôle la moins coûteuse et est disponible en plusieurs diamètres. Les fabricants de dispositifs de traitement qui sont certains de l’uniformité entre les installations peuvent utiliser cette méthode efficacement. Toutefois, de petites variations de la pression de la ligne ou du volume d’air comprimé peuvent avoir un impact sur le débit à travers un orifice. Dans ces cas, il est préférable d’utiliser des vannes de régulation de débit réglables.

Les meilleures pratiques

“En cas de doute, il faut se méfier.” Il est recommandé d’étrangler l’air d’échappement de l’actionneur, et non l’air entrant dans l’actionneur. Cette conception permettra un mouvement plus doux de l’actionneur et de la vanne, car il y a un meilleur contrôle de la différence de pression à travers la palette ou le piston. Ceci minimise tout comportement d’arrêt et de collage.

L’utilisation d’une vanne de régulation de débit directement sur l’actionneur permet également un mouvement plus doux, car le contrôle du débit d’air sur une certaine distance peut créer un actionnement par saut en raison de la compressibilité de l’air. Il est donc préférable de minimiser le volume d’air comprimé dans le tube et de monter le régulateur de débit à proximité de l’actionneur.

Il est possible d’utiliser des régulateurs de débit à orifice fixe. Ceux-ci sont disponibles en différents diamètres d’orifice et sont peu coûteux. Cependant, si la pression du système change, le débit d’air change également. Les régulateurs de débit réglables offrent une possibilité de réglage calibré. Ces vannes peuvent être réglées indépendamment sur chaque vanne de procédé pour un contrôle plus précis.

Bien qu’elles ne soient pas idéales pour un mouvement régulier, l’installation de vannes de régulation de débit en ligne à côté du collecteur de la vanne pilote offre certains avantages. Les régulateurs de débit sont situés dans l’armoire de commande et peuvent être réglés de façon centralisée. Comme les régulateurs de débit de cette conception sont verrouillés dans l’armoire de commande, seul le personnel autorisé y a accès. Cela permet de limiter les erreurs de réglage par inadvertance par du personnel non autorisé.

Il existe un moyen approprié de régler la vitesse d’une vanne de procédé avec des régulateurs de débit. Il s’agit notamment de visser la vanne à pointeau de réglage jusqu’à la position fermée. Après avoir actionné l’électrovanne pilote, commencez à faire reculer le pointeau de réglage du débit jusqu’à ce que la vitesse d’ouverture/fermeture souhaitée de la vanne soit atteinte. Faire plusieurs cycles avec le servomoteur et confirmer que la vitesse réglée est satisfaisante.