Structure, principe, sélection et utilisation des soupapes de régulation du diaphragme pneumatique

Une vanne de régulation à diaphragme pneumatique est constituée d'un actionneur à diaphragme pneumatique et d'une vanne de régulation. Les principaux composants de la vanne de régulation à diaphragme pneumatique comprennent la chambre à air, le diaphragme, la plaque de poussée, le ressort, la tige de poussée, l'écrou de réglage, l'échelle de position de la vanne, la tige de vanne, le clapet, le siège de vanne, le presse-étoupe, le corps de vanne, le chapeau de vanne et le support.

Le fonctionnement des vannes de régulation à diaphragme pneumatiques est piloté par la pression du signal provenant du régulateur, qui est injectée dans la chambre à air de l'actionneur pneumatique. Cela génère une poussée qui pousse le clapet via la tige de poussée connectée, ce qui entraîne un déplacement correspondant, appelé course. La modification de la position du clapet modifie la section d'écoulement de la vanne, ce qui permet de réguler le débit du fluide.

Les vannes de régulation à diaphragme pneumatiques sont constituées de deux parties principales : le clapet et le corps de vanne (y compris le siège de vanne). En fonction des exigences d'utilisation spécifiques, elles se présentent sous différentes formes structurelles. Les principaux types de vannes de régulation à diaphragme pneumatiques comprennent les vannes globes à siège unique, les vannes de régulation à double siège et les vannes d'angle haute pression.

1. Vanne globe à siège unique
   • Caractéristiques :Faible fuite, mais la force déséquilibrée causée par la poussée du fluide sur le clapet à siège unique est importante.
   • Applications :Convient aux applications nécessitant une faible fuite, de petits diamètres de tuyaux et une faible pression différentielle à travers la vanne.
2. Vanne de régulation à double siège
   • Caractéristiques :Le corps de vanne contient des clapets supérieur et inférieur. La poussée du fluide agissant sur les deux clapets est dans des directions opposées, ce qui s'annule en grande partie, ce qui entraîne une force déséquilibrée minimale. Cela permet une pression différentielle plus élevée à travers la vanne. Cependant, le trajet d'écoulement complexe à l'intérieur du corps de vanne le rend sensible aux dommages par érosion sévère en cas de pression différentielle élevée. Il ne convient pas aux fluides à haute viscosité, aux fluides contenant des particules en suspension ou aux milieux fibreux. De plus, en raison des limitations de fabrication, les deux clapets peuvent ne pas se fermer simultanément, ce qui entraîne des fuites importantes lors de la fermeture. Ce problème est exacerbé dans les applications à haute ou basse température en raison des différences de coefficients de dilatation thermique des matériaux.
3. Vanne d'angle haute pression
   • Caractéristiques :Le corps de vanne est conçu à angle droit, avec un trajet d'écoulement simple et une faible résistance. Il est moins sensible à l'érosion des fluides à grande vitesse.
   • Applications :Particulièrement adapté aux fluides à pression différentielle élevée, à haute viscosité et contenant des particules en suspension. Il peut également gérer les phases mixtes gaz-liquide et les conditions de vaporisation ou de cavitation. Cette conception de vanne permet d'éviter des problèmes tels que la cokéfaction, le collage et l'obstruction.

Les vannes de régulation à diaphragme pneumatiques se présentent sous deux formes : ouverture à l'air et fermeture à l'air. La sélection dépend des exigences de sécurité et de fonctionnement du processus de production, en tenant compte des dangers potentiels si la pression du signal est perdue et que la vanne reste ouverte ou fermée.

• Si le processus est plus sûr avec la vanne fermée, une vanne à ouverture à l'air est sélectionnée. En cas de perte de pression du signal, la vanne se fermera.
• Inversement, si le processus est plus sûr avec la vanne ouverte, une vanne à fermeture à l'air est sélectionnée. En cas de perte de pression du signal, la vanne s'ouvrira.

Lors de la sélection des vannes de régulation à diaphragme pneumatiques dans la conception des systèmes de contrôle automatique, une attention particulière doit être accordée aux caractéristiques d'écoulement. Les caractéristiques d'écoulement idéales typiques comprennent les caractéristiques d'écoulement linéaires, les caractéristiques d'écoulement à pourcentage égal (caractéristiques d'écoulement logarithmiques), les caractéristiques d'écoulement à ouverture rapide et les caractéristiques d'écoulement paraboliques.

• Sous la même variation relative d'ouverture, la variation relative du débit est importante à faibles débits et faible à débits élevés.
• Inconvénients :À petites ouvertures (faibles charges), la performance de régulation est médiocre, ce qui rend le contrôle difficile et provoque souvent des oscillations.
• Applications :Ne convient pas aux systèmes avec de petites ouvertures ou des variations de charge importantes. Il est préférable de l'utiliser dans les systèmes avec des charges relativement stables et constantes.

• À faibles charges, l'effet de régulation est faible, tandis qu'à fortes charges, l'effet de régulation est fort. Près de la position fermée, la régulation est douce et stable, tandis que près de la position complètement ouverte, la régulation est forte et efficace.
• Avantages :Améliore dans une certaine mesure la qualité de la régulation.
• Applications :Convient aux systèmes avec des variations de charge importantes. Il fournit une régulation efficace dans des conditions de pleine charge et de charge partielle.

• Caractéristiques d'écoulement :Sélectionnez en fonction des variations de charge et des exigences de régulation du système. Les caractéristiques linéaires conviennent aux systèmes stables, tandis que les caractéristiques à pourcentage égal sont idéales pour les systèmes avec des changements de charge importants.
• Taille de la vanne :Calculez la valeur CV en fonction des propriétés du fluide et sélectionnez la taille de vanne appropriée à partir des spécifications techniques. Une sélection appropriée de la valeur CV garantit des performances optimales du système de contrôle du débit.
• Définition de la valeur CV :Elle fait référence au débit volumique ou au débit massique du fluide traversant la vanne sous pression constante dans la canalisation pendant une unité de temps. Elle représente la capacité de débit maximale de la vanne. La valeur CV d'une vanne doit être déterminée par des tests et des calculs.

• Coefficient de débit (valeur CV) :Connue sous le nom de valeur KV en Chine, la valeur CV est un paramètre critique et un indicateur technique pour les vannes industrielles, y compris les vannes de régulation. Le calcul et la sélection corrects de la valeur CV sont des étapes essentielles pour garantir le bon fonctionnement des systèmes de contrôle du débit des canalisations.

L'installation correcte des vannes de régulation affecte non seulement la facilité d'installation, de démontage et de maintenance, mais détermine également si la vanne de régulation peut fonctionner efficacement dans un système de contrôle automatique. Les aspects suivants doivent être pris en compte lors de l'installation :

• Orientation de l'installation

  La vanne de régulation doit être installée verticalement sur des canalisations horizontales. Dans les cas particuliers où une installation horizontale ou inclinée est nécessaire, une base de support doit être ajoutée pour réduire les problèmes tels que le blocage de la vanne ou le fonctionnement incomplet causé par les vibrations de la canalisation.

• Considérations environnementales

  Pour éviter le vieillissement du diaphragme et prolonger la durée de vie de la vanne de régulation, celle-ci doit être installée à l'écart des environnements à haute température, à fortes vibrations et très corrosifs.

• Accessibilité pour la maintenance

  La vanne de régulation doit être installée près du sol ou du plancher pour faciliter la maintenance et l'inspection. Un dégagement suffisant entre la vanne et le sol (ou le plancher) doit être assuré pour faciliter le démontage. Pour les vannes à action directe à ouverture à l'air, étant donné que le clapet doit être retiré du bas du corps de vanne, un espace vertical adéquat doit être pris en compte lors de l'installation de la canalisation.

• Installation de la dérivation et des vannes de dérivation

  Pour éviter les interruptions de production et les risques pour la sécurité en cas de défaillance de la vanne de régulation ou du système, une dérivation et une vanne de dérivation doivent généralement être installées. Cependant, la vanne de dérivation ne doit pas être installée directement au-dessus de la vanne de régulation pour éviter les fuites de milieux corrosifs sur la vanne de régulation.

De plus, des vannes d'arrêt doivent être installées avant et après la vanne de régulation. Pour les milieux à haute température, haute pression, gel ou visqueux, une vanne de vidange doit également être installée.

• Inspection de la paroi interne du corps de vanne

  Pour les vannes utilisées dans des environnements à pression différentielle élevée et corrosifs, la paroi interne est susceptible d'être soumise à l'impact et à la corrosion du milieu. Concentrez-vous sur la vérification de la résistance à la pression et à la corrosion.

• Inspection du siège de vanne

  Inspectez l'usure du siège de vanne et les filetages internes utilisés pour fixer le siège. Vérifiez si la corrosion a desserré le siège.

• Inspection du clapet

  Le clapet, étant une pièce mobile, est fortement érodé par le milieu, en particulier dans des conditions de haute pression où la cavitation accélère l'usure. Inspectez soigneusement le clapet pendant la maintenance.

• Inspection du diaphragme et du joint torique

  Vérifiez le vieillissement, la fissuration ou les dommages du diaphragme et des joints toriques.

• Inspection du presse-étoupe

  Inspectez le presse-étoupe pour un ajustement correct et vérifiez s'il a vieilli ou s'est détérioré.