Sur la sélection et l'analyse des défaillances des vannes de commande pneumatiques et électriques

Principes d'installation des vannes de régulation pneumatiques et des vannes de régulation électriques

1. Position d'installation de la vanne de régulation pneumatique : à partir du sol, une certaine hauteur est requise, la vanne doit laisser un certain espace au-dessus et en dessous, afin de permettre le démontage et la réparation de la vanne. Pour les vannes équipées d'un positionneur pneumatique et d'un volant de commande, il faut s'assurer que l'opération, l'observation et le réglage sont pratiques.
2. La vanne de régulation doit être installée dans la conduite horizontale, et en haut et en bas avec la conduite verticale, généralement pour être supportée sous la vanne. Pour les occasions spéciales, la nécessité d'une installation horizontale de la vanne de régulation dans la conduite verticale, la vanne de régulation doit également être supportée (sauf pour les vannes de régulation de petit diamètre). Lors de l'installation, il faut éviter d'appliquer des contraintes supplémentaires à la vanne.
3. La température ambiante de fonctionnement de la vanne de régulation doit être de (-30 - +60) ; l'humidité relative ne doit pas être supérieure à 95 %.
4. La vanne de régulation avant et après la position doit être une section de tuyau droite, la longueur ne doit pas être inférieure à 10 fois le diamètre de la conduite (10D), afin d'éviter que la vanne ne soit trop courte pour affecter les caractéristiques d'écoulement de la conduite droite.
5. Le calibre de la vanne de régulation et la tuyauterie de procédé ne sont pas les mêmes, doivent être connectés à l'aide d'un réducteur. Lors de l'installation d'une vanne de régulation de petit diamètre, une connexion filetée peut être utilisée. La flèche de direction du fluide sur le corps de la vanne doit correspondre à la direction du fluide.
6. Mettre en place une tuyauterie de dérivation. Le but est de faciliter la commutation ou le fonctionnement manuel, peut être ajusté sans arrêter la vanne pour la maintenance
7. Les vannes de régulation doivent être complètement débarrassées des corps étrangers de la tuyauterie avant l'installation, tels que la saleté, les scories de soudure, etc.

1. La position d'installation, la hauteur, la direction d'entrée et de sortie de la vanne doivent être conformes aux exigences de conception, la connexion doit être ferme et étanche.
2. Les vannes peuvent être utilisées dans diverses formes de connexions d'extrémité avec la tuyauterie. L'une des connexions les plus importantes est la connexion filetée, à bride et soudée. Raccordement à bride, si la température dépasse 350 °C, en raison du boulon. Le fluage et la relaxation de la bride et du joint doivent choisir un matériau de boulon résistant aux hautes températures.
3. L'installation de la vanne doit être effectuée avant l'inspection de l'apparence, la plaque signalétique de la vanne doit être conforme à la norme internationale en vigueur GB12220 « Marquage général des vannes » . Pour la pression de service supérieure à 1,0 MPA et dans la conduite principale pour jouer un rôle dans la coupure de la vanne, doit être effectuée un test de résistance et d'étanchéité, qualifié avant utilisation. Les autres vannes ne peuvent pas être testées séparément, doivent être testées lors du test de pression du système.
4. Test de résistance, la pression expérimentale pour la pression nominale de 1,5 fois la durée de pas moins de 5 min, le corps de la vanne, le garnissage ne doit pas présenter de fuite.
5. Test d'étanchéité, la pression expérimentale de 0,3 mpa, la pression expérimentale dans la durée de l'expérience doit rester inchangée, le temps doit être conforme aux dispositions du tableau 2, à la surface d'étanchéité de la vanne sans fuite est qualifié.
6. Diamètre nominal : DN15-500

(a) la vanne de régulation n'agit pas, les phénomènes de défaut et les causes sont les suivants ;

1. pas de signal, pas de source de gaz.
   1. la source de gaz n'est pas ouverte,
   2. en raison de la présence d'eau dans la source de gaz en hiver, ce qui entraîne le givrage, entraînant le blocage des conduits ou des filtres, la défaillance du détendeur,
   3. défaillance du compresseur
   4. fuite de la conduite principale d'alimentation en gaz.
2. source d'air, pas de signal.
   1. défaillance du régulateur
   2. fuite de l'acier ondulé du positionneur
   3. dommage de la membrane du réseau de régulation
3. Le positionneur n'a pas de source d'air,
   1. colmatage du filtre,
   2. défaillance du détendeur
   3. fuite ou colmatage de la canalisation
4. Le positionneur a une source d'air, pas de sortie. Le trou de l'étrangleur du positionneur est bouché
5. il y a un signal, pas d'action.
   1. la tige de la vanne est tombée,
   2. la tige et la société ou avec le siège de la vanne sont coincés
   3. tige pliée ou cassée
   4. siège de la tige gelé ou saleté de bloc de coke.
   5. ressort d'actionneur en raison d'une longue période d'inutilisation et de réparation morte

(ii) action instable de la vanne de régulation. Les phénomènes de défaut et les causes sont les suivants :

1. pression de gaz instable
   1. la capacité du compresseur est trop faible
   2. défaillance du détendeur
2. Instabilité de la pression du signal
   1. la constante de temps du système de contrôle n'est pas appropriée
   2. instabilité de la sortie du régulateur
3. pression de source de gaz stable, la pression du signal est également stable, mais l'action de la vanne de régulation est instable.
   1. la vanne à bille de l'amplificateur du positionneur par les débris d'usure n'est pas stricte, la consommation de gaz sera particulièrement importante choc de sortie.
   2. le déflecteur de la buse de l'amplificateur du positionneur n'est pas parallèle, la plaque de déflecteur ne peut pas couvrir la buse,
   3. fuite de la conduite de sortie.
   4. la rigidité de l'actionneur est trop faible.
   5. le mouvement de la tige dans la résistance au frottement est important, et le contact avec les parties de la phase du phénomène de bloc.

(ii) L'actionneur est trop rigide.

(iii) Vibration de la vanne de régulation. Les phénomènes de défaut et les causes sont les suivants :

1. la vanne de régulation vibre à n'importe quel degré d'ouverture.
   1. support instable
   2. source de vibration à proximité
   3. usure importante de la tige et de la chemise.
2. Vibration de la vanne de régulation en position complètement fermée
   1. vanne de régulation sélectionnée grande, souvent utilisée dans de petites ouvertures :
   2. direction d'écoulement du fluide de la vanne à siège unique et direction opposée de la fermeture

(D) l'action de la vanne de régulation phénomène lent et les raisons sont les suivantes :

1. La tige de la vanne n'agit que dans une seule direction de manière lente
   1. dommage de la membrane de l'actionneur pneumatique à film mince fuite
   2. actionneur dans la fuite du joint « O »
2. La tige de la vanne en action alternative est un phénomène lent
   1. Le corps de la vanne est bloqué avec une substance visqueuse
   2. Détérioration du remplissage en PTFE durcissement ou séchage du lubrifiant graphite - amiante.
   3. le garnissage est ajouté trop serré, la résistance au frottement augmente.
   4. en raison de la tige qui n'est pas droite, ce qui entraîne une résistance au frottement.
   5. pas de positionneur, la vanne de régulation pneumatique peut également entraîner un retard

(E) les fuites de la vanne de régulation augmentent, les raisons des fuites sont les suivantes

1. la vanne est complètement fermée lorsque la fuite est importante,
   1. la tige est usée, la fuite interne est importante,
   2. la vanne n'est pas réglée pour se fermer pas strictement
2. La vanne ne peut pas atteindre la position complètement fermée
   1. la différence de pression du fluide est trop importante, la rigidité de l'actionneur est faible, la vanne n'est pas étanche
   2. corps étrangers dans la vanne
   3. frittage de la douille

(F) la plage réglable du débit devient petite. La raison principale est que la tige est corrodée plus petite, de sorte que le débit minimum réglable devient plus grand.

Comprendre le défaut du phénomène de la vanne de régulation pneumatique et les raisons, vous pouvez prendre des mesures pour résoudre le problème.

1. Fiabilité ;
2. économie ;
3. action en douceur, couple de sortie suffisant ;
4. structure simple, entretien facile.

1. (1) L'actionneur pneumatique est simple et fiable
2. (2) Source d'entraînement
3. (3) Prix
4. (4) poussée et rigidité : les deux sont comparables.
5. (5) Protection contre le feu et les explosions

1. (1) Dans la mesure du possible, il est recommandé d'utiliser des actionneurs électroniques importés avec des vannes domestiques pour la localisation et les nouveaux projets.
2. (2) Bien que l'actionneur à membrane présente les défauts d'une poussée insuffisante, d'une faible rigidité et d'une grande taille, sa structure est simple, il est donc toujours l'actionneur le plus utilisé.
3. (3) Attention à la sélection de l'actionneur à piston :
   1. (1) la poussée de l'actionneur pneumatique à film mince n'est pas suffisante, le choix de l'actionneur à piston pour améliorer la force de sortie ; pour la vanne de régulation à forte pression différentielle (telle que la coupure de vapeur à pression moyenne), lorsque DN ≥ 200, ou même pour choisir un actionneur à piston à double couche ;
   2. (2) pour les vannes de régulation ordinaires, vous pouvez également choisir l'actionneur à piston pour remplacer l'actionneur à membrane, de sorte que la taille de l'actionneur soit considérablement réduite, à cet égard, l'utilisation de la vanne de régulation à piston pneumatique sera plus ;
   3. (3) Vanne de régulation de type course angulaire, l'actionneur de course angulaire, la structure typique est un type de rotation à crémaillère et pignon à double piston. Il convient de souligner que le mode traditionnel « actionneur à piston à course droite + fer angulaire + liaison à manivelle ».

Les actionneurs électriques ne peuvent être utilisés que pour un fonctionnement intermittent et ne conviennent donc pas à un fonctionnement en boucle fermée continu. Les actionneurs pneumatiques sont résistants aux surcharges et ne nécessitent aucun entretien tout au long de leur durée de vie. Aucun changement d'huile ni autre lubrification n'est requis. Avec une durée de vie standard allant jusqu'à un million de cycles de commutation, les actionneurs pneumatiques sont supérieurs aux autres actionneurs de vannes.

Les actionneurs pneumatiques peuvent être utilisés dans des situations potentiellement explosives, en particulier lorsque vous rencontrez les situations suivantes :

• La nécessité de vannes antidéflagrantes (telles que les vannes Namur avec des bobines appropriées) ;
• les vannes ou les îlots de vannes doivent être installés à l'extérieur de la zone explosive, l'utilisation d'actionneurs pneumatiques dans la zone explosive doit être entraînée par la conduite de gaz ;
• les actionneurs électriques ne sont pas faciles à utiliser dans des situations potentiellement explosives et coûtent cher.

En cas de besoin d'augmenter le couple ou la force a des exigences particulières, les actionneurs électriques atteindront rapidement la limite de couple. Surtout si l'actionneur de vanne est ouvert irrégulièrement ou fermé pendant une longue période, les avantages de la résistance à la surcharge de l'actionneur pneumatique sont évidents, car les dépôts ou le frittage augmenteront le couple de démarrage. Avec les composants pneumatiques, la pression de service ainsi que la force ou le couple d'action peuvent être facilement augmentés.

Comme la plupart des actionneurs de vannes dans la technologie de l'eau et des eaux usées fonctionnent en mode marche/arrêt ou sont même conçus pour un fonctionnement manuel, les composants pneumatiques ouvrent d'importantes perspectives de rationalisation. Contrairement aux actionneurs pneumatiques, si des actionneurs électriques sont utilisés, des fonctions de surveillance telles que la surveillance de la température, la surveillance du couple, la fréquence de commutation et les intervalles de maintenance doivent être intégrées dans le système de contrôle et de test, ce qui entraîne un grand nombre d'entrées et de sorties de lignes. Les actionneurs pneumatiques ne nécessitent aucune fonction de surveillance et de contrôle autre que la détection de la position finale et la manipulation de la source d'air. Le faible coût des actionneurs pneumatiques rend d'autant plus important l'automatisation des actionneurs de vannes manuelles.

La technologie pneumatique est très simple. L'installation d'actionneurs pneumatiques sur les têtes d'entraînement des vannes et la connexion et l'actionnement des centrales de traitement de l'air peuvent être réalisés facilement. De plus, la conception sans entretien des actionneurs pneumatiques garantit un fonctionnement pratique et facile à utiliser.

Les composants pneumatiques sont très résistants aux vibrations, robustes, durables et généralement non endommagés. Même les températures très élevées n'endommagent pas les composants résistants à la corrosion. Les actionneurs électriques sont constitués d'un grand nombre de composants et sont relativement faciles à endommager.

Les actionneurs linéaires agissent directement sur le dispositif de fermeture, tandis que les actionneurs oscillants ne nécessitent qu'un piston et un arbre d'entraînement pour convertir la « force d'air comprimé linéaire » en une oscillation. Les mouvements lents peuvent également être facilement obtenus avec des actionneurs pneumatiques, par exemple grâce à l'utilisation d'éléments de contrôle de débit simples et peu coûteux. Les actionneurs électriques entraînent des pertes d'énergie importantes lors de la conversion de l'énergie fournie en mouvement. Cela est dû, premièrement, au fait que le moteur électrique convertit la majeure partie de l'énergie en chaleur et, deuxièmement, à l'utilisation d'une boîte de vitesses.

De nos jours, la plupart des occasions de contrôle industriel utilisées dans l'actionneur sont un actionneur pneumatique, car la source de gaz pour faire la puissance, par rapport à l'électricité et à l'hydraulique pour être économique, et la structure est simple, facile à saisir et à entretenir. Du point de vue de la maintenance, l'actionneur pneumatique est plus facile à utiliser et à calibrer que les autres types d'actionneurs, et il peut être facilement réalisé dans le domaine de l'échange positif et négatif gauche et droit. Son plus grand avantage est la sécurité, lors de l'utilisation d'un positionneur, il est idéal pour les environnements inflammables et explosifs, tandis que les signaux électriques qui ne sont pas antidéflagrants ou intrinsèquement sûrs présentent un risque potentiel d'incendie en raison de l'inflammation. Par conséquent, bien que l'application des vannes de régulation électriques soit maintenant de plus en plus étendue, mais dans l'industrie chimique, les vannes de régulation pneumatiques occupent toujours l'avantage absolu.

Les principaux inconvénients des actionneurs pneumatiques sont : une réponse plus lente, une faible précision de contrôle et une faible résistance à l'écart, en raison de la compressibilité du gaz, en particulier avec les grands actionneurs pneumatiques, où il faut du temps pour que l'air remplisse le cylindre et se vide. Cependant, cela ne devrait pas être un problème, car de nombreuses conditions de travail ne nécessitent pas un degré élevé de précision de contrôle et une réponse extrêmement rapide et une résistance à l'écart.

Les actionneurs électriques sont principalement utilisés dans les centrales électriques ou les centrales nucléaires où un processus fluide, stable et lent est requis dans les systèmes d'eau à haute pression.

Le principal avantage de l'actionneur électrique est la grande stabilité et la poussée constante qui peuvent être appliquées par l'utilisateur, la poussée maximale générée par l'actionneur peut atteindre 225 000 kgf, le seul qui peut atteindre une si grande poussée est l'actionneur hydraulique, mais le coût de l'actionneur hydraulique est beaucoup plus élevé que l'actionneur électrique. La capacité anti-déviation de l'actionneur électrique est très bonne, la poussée ou le couple de sortie est fondamentalement constant, peut très bien surmonter la force de déséquilibre du fluide, pour obtenir un contrôle précis des paramètres de processus, de sorte que la précision de contrôle est supérieure à celle de l'actionneur pneumatique. S'il est équipé d'amplificateurs servo, peut facilement réaliser le rôle positif et négatif de l'échange, mais peut également facilement définir l'état de la position de la vanne de signal cassé (maintenir/entièrement ouvert/entièrement fermé), et en cas de défaillance, doit rester dans la position d'origine, ce que l'actionneur pneumatique ne peut pas faire, l'actionneur pneumatique doit être avec l'aide d'un ensemble de combinaison de systèmes de protection pour réaliser la position.

Les inconvénients des actionneurs électriques sont : une structure plus complexe, plus sujette aux pannes, et en raison de sa complexité, les exigences techniques du personnel de maintenance sur le terrain sont relativement élevées ; le fonctionnement du moteur pour générer de la chaleur, si la régulation est trop fréquente, facile à provoquer une surchauffe du moteur, une protection thermique, mais aussi augmenter l'usure des engrenages de réduction ; l'autre est plus lent, de la sortie du régulateur d'un signal à la vanne de régulation répond à la position correspondante, il faut beaucoup de temps pour se déplacer vers la position. De la sortie du régulateur d'un signal, à la réponse de la vanne de régulation et au mouvement vers la position correspondante, il faut beaucoup de temps, ce qui n'est pas aussi bon que les actionneurs pneumatiques et hydrauliques.