Valve de commande pneumatique: réaliser l'équipement clé du contrôle de l'automatisation industrielle

Résumé : En tant qu'équipement de contrôle d'automatisation industrielle important, la vanne de régulation pneumatique est largement utilisée dans de nombreux domaines tels que l'industrie chimique, le pétrole, l'énergie électrique, la métallurgie, etc. Elle utilise de l'air comprimé comme source d'énergie, combinée à un positionneur de vanne électrique et à un actionneur, pour réaliser le contrôle précis des paramètres de processus tels que le débit et la pression du fluide dans la canalisation. Dans cet article, nous présenterons la composition structurelle, le principe de fonctionnement, les caractéristiques d'application de la vanne de régulation pneumatique et son importance dans la production industrielle.

Avec le développement rapide de l'industrie moderne, les systèmes de contrôle d'automatisation sont de plus en plus largement utilisés dans divers domaines. En tant que dispositif de contrôle clé, la vanne de régulation pneumatique occupe une position importante dans l'automatisation industrielle en raison de ses avantages de contrôle simple, de réponse rapide et de sécurité intrinsèque. Dans cet article, nous discuterons de la structure, du principe de fonctionnement et des caractéristiques d'application de la vanne de régulation pneumatique pour aider les lecteurs à bien comprendre cet équipement important.

La vanne de régulation pneumatique est principalement composée des parties suivantes :

1. actionneur pneumatique : il s'agit du composant principal de la vanne de régulation pneumatique, qui est chargé de recevoir les signaux du système de contrôle (tel qu'un automate programmable) et de les convertir en action mécanique. L'actionneur pneumatique comprend généralement un diaphragme pneumatique, un ressort, un actionneur et des composants de tige de vanne.
2. corps de vanne de régulation : comprenant le tiroir, le siège de vanne et le corps de vanne lui-même. Le tiroir et le siège sont les composants clés pour réaliser l'effet d'étranglement, ils contrôlent le débit et la pression du fluide grâce au changement de position relative.
3. positionneur de vanne : utilisé pour améliorer la précision du contrôle de la vanne. Le positionneur, selon le signal de rétroaction du déplacement de la tige de vanne, pour assurer la précision et la stabilité de l'action de la vanne.
4. accessoires : tels que les détendeurs-filtres, les électrovannes, les dispositifs de commande manuels, etc., utilisés pour faciliter le fonctionnement normal du système.

Le processus de fonctionnement de la vanne de régulation pneumatique peut être divisé en les étapes suivantes :

Réception et conversion du signal : la vanne de régulation pneumatique reçoit, via le système de contrôle (tel qu'un automate programmable), des signaux de courant ou des signaux analogiques, ces signaux sont convertis en signaux pneumatiques via le positionneur de vanne électrique ou le convertisseur. Par exemple, un signal de courant courant de 4 à 20 mA peut être converti en un signal pneumatique de 0,02 à 0,1 MPa via le positionneur de vanne. Cette conversion permet à l'actionneur pneumatique d'effectuer les actions correspondantes en fonction des changements du signal d'entrée.

Lorsque le signal pneumatique entre dans l'actionneur à membrane pneumatique, l'air comprimé pousse la membrane à se dilater, ce qui à son tour pousse l'actionneur et la tige de vanne, provoquant le déplacement du tiroir et modifiant l'ouverture de la vanne. Plus précisément :

• Lorsque le signal de pression d'air augmente, la tige de poussée se déplace vers le haut, entraînant la tige de vanne et le tiroir vers le haut, et la vanne s'ouvre largement ;
• Lorsque le signal de pression d'air diminue, la tige de poussée se déplace vers le bas, entraînant la tige de vanne et le tiroir vers le bas, la vanne se ferme peu.

Le positionneur de vanne ajuste l'action de l'actionneur pneumatique en temps réel en fonction du signal de rétroaction de déplacement de la tige de vanne pour garantir que l'ouverture de la vanne est cohérente avec le signal d'entrée. Lorsque le signal de rétroaction est équilibré avec le signal d'entrée, la vanne cesse de bouger, assurant ainsi la précision et la stabilité de la régulation.

La pression avant la vanne (P1) est modifiée en la pression après la vanne (P2) grâce à l'effet d'étranglement du tiroir et du siège de vanne. Le processus de réglage spécifique est le suivant :

• Régulation de la pression : P2 est introduit dans la chambre à membrane supérieure via la canalisation et agit sur le disque supérieur, la force résultante est équilibrée avec la force de réaction du ressort, ce qui détermine la position relative du tiroir et du siège, contrôlant ainsi la pression après la vanne. Lorsque P2 augmente, la force sur le disque supérieur augmente, surmonte la force du ressort, ferme le tiroir, réduit la surface d'écoulement, augmente la résistance à l'écoulement et P2 diminue jusqu'à ce qu'elle atteigne la valeur définie.
• Régulation du débit : en modifiant la position relative du tiroir et du siège, la surface d'écoulement du fluide est régulée, contrôlant ainsi le débit. Lorsqu'il est nécessaire d'augmenter le débit, la vanne est ouverte ; lorsqu'il est nécessaire de réduire le débit, la vanne est fermée.

Dans l'ensemble du processus de réglage, l'ouverture de la vanne change, le levier de rétroaction donnera au positionneur un signal de rétroaction en temps réel. Le positionneur ajuste en fonction de ce signal de rétroaction pour assurer la précision et la stabilité de l'action de la vanne. Lorsque le signal de rétroaction est équilibré avec le signal d'entrée, la vanne cesse de bouger et maintient l'ouverture actuelle.

La vanne de régulation pneumatique présente les avantages importants suivants, ce qui la rend largement utilisée dans les systèmes de contrôle d'automatisation industrielle :

1. contrôle simple : le fonctionnement et la maintenance de la vanne de régulation pneumatique sont relativement simples, ne nécessitent pas de circuits électroniques complexes, ce qui réduit le taux de défaillance et les coûts de maintenance.
2. réponse rapide : en raison de la vitesse de réponse rapide de la puissance de l'air comprimé, les vannes de régulation pneumatiques peuvent être complétées en peu de temps, de la réception des instructions à la mise en œuvre de l'ensemble du processus d'action, améliorant la vitesse de réponse du système.
3. Sécurité intrinsèque : les vannes de régulation pneumatiques ne dépendent pas de l'entraînement électrique, pour éviter le risque d'étincelles électriques, en particulier pour les endroits inflammables et explosifs.
4. Forte adaptabilité : la vanne de régulation pneumatique peut réguler le gaz, la vapeur, le liquide et d'autres fluides, adaptés à différentes conditions de travail.
5. Longue durée de vie : la structure de la vanne de régulation pneumatique est raisonnablement conçue, la sélection des matériaux est excellente, avec une durabilité et une fiabilité élevées, et peut fonctionner de manière stable pendant une longue période.
6. économie d'énergie et haut rendement : grâce au contrôle précis du débit et de la pression des fluides, la vanne de régulation pneumatique peut économiser efficacement de l'énergie et améliorer l'efficacité de la production.

Les vannes de régulation pneumatiques sont largement utilisées dans les industries et les occasions suivantes :

1. industrie chimique : utilisée pour réguler le débit et la pression des matériaux dans le réacteur chimique, pour assurer la stabilité et la sécurité des conditions de réaction.
2. industrie pétrolière : utilisée dans les puits de pétrole, les raffineries de pétrole et d'autres endroits pour réguler le débit et la pression dans la canalisation de transport de pétrole et de gaz, pour assurer la sécurité et la stabilité du processus de production.
3. industrie de l'énergie électrique : utilisée dans le système d'alimentation en eau de chaudière et le système de régulation de la vapeur des centrales thermiques pour assurer la stabilité et l'efficacité du fonctionnement de la chaudière.
4. industrie métallurgique : utilisée dans les hauts fourneaux, les convertisseurs et autres systèmes de refroidissement par eau, les systèmes de régulation de gaz, etc., pour assurer la sécurité et la stabilité du processus de production.
5. Industrie pharmaceutique : utilisée dans le processus de production pharmaceutique de divers transports et régulation de matériaux, pour assurer la précision du processus de production et les normes de santé.

Avec le développement continu de la technologie d'automatisation industrielle, la vanne de régulation pneumatique s'améliore et se perfectionne également constamment. À l'avenir, la tendance de développement de la vanne de régulation pneumatique se reflète principalement dans les aspects suivants :

1. Intelligent : l'introduction de capteurs intelligents et de modules de communication pour réaliser des fonctions de surveillance et de diagnostic à distance afin d'améliorer le degré d'automatisation et de fiabilité du système.
2. Intégration : intégrer la vanne de régulation pneumatique avec d'autres équipements de contrôle pour former un système de contrôle intégré, simplifiant l'installation et la maintenance.
3. économie d'énergie et protection de l'environnement : optimiser davantage la conception et le processus de fabrication des vannes de régulation pneumatiques, réduire la consommation d'énergie, réduire la pollution environnementale.
4. Multifonctionnel : le développement de vannes de régulation pneumatiques avec une variété de fonctions pour répondre aux besoins complexes de différentes conditions de travail.

En tant qu'équipement de contrôle d'automatisation industrielle efficace, fiable et sûr, la vanne de régulation pneumatique a été largement utilisée dans de nombreuses industries. Sa conception structurelle unique et ses avantages techniques en font une partie indispensable de la production industrielle moderne. À l'avenir, avec l'innovation et le développement continus de la technologie, la vanne de régulation pneumatique montrera certainement plus de potentiel et d'espace de développement dans davantage de domaines, offrant des solutions plus parfaites pour la production et la protection de l'environnement de diverses industries.