Principes de base des vannes
1. Paramètres de base de la vanne : pression nominale PN, diamètre nominal DN
2. Fonction de base de la vanne : couper le fluide, régler le débit et changer la direction du flux.
3. Les principaux modes de raccordement des vannes sont le raccordement par bride, le filetage, le soudage et le serrage.
4. Pression de la vanne – plage de température : selon les matériaux et les températures de fonctionnement, la pression de service admissible sans impact varie.
5. Les normes relatives aux brides de tuyauterie se divisent principalement en deux systèmes : le système européen et le système américain.
Les dimensions des raccords à brides des deux systèmes sont complètement différentes et ne sont pas compatibles.
Il est plus approprié de différencier par pression nominale :
Système européen pour PN0,25, 0,6, 1,0, 1,6, 2,5, 4,0, 6,3, 10,0, 16,0, 25,0, 32,0, 40,0 MPa.
Le système américain est PN1.0(CIass75), 2.0(CIass150), 5.0(CIass300), 11.0(CIass600), 15.0(CIass900), 26.0(CIass1500), 42.0(CIass2500) MPa.
Les principaux types de brides de tuyauterie sont : Intégrale (IF), Soudage simple à plaque (PL), Soudage simple à collet (SO), Soudage bout à bout à collet (WN), Soudage à emboîtement (SW), Vissée (Th), Bague de soudage bout à bout à manchon libre (PJ/SE)/(LF/SE), Bague de soudage plate à manchon libre (PJ/RJ) et Couvercle de bride (BL).
Les types de surfaces d'étanchéité des brides sont : plan plein (FF), surface abrupte (RF), surface concave (FM), surface convexe (M), surface à rainure et languette (T), surface à rainure (G), surface à joint annulaire (RJ), etc.
6. Le corps de soupape en fonte n'est pas adapté à une utilisation dans les conditions suivantes :
1) Vapeur d'eau ou gaz humide à forte teneur en eau ;
2) Fluides inflammables et explosifs ;
3) Température ambiante inférieure à -20℃ ;
4) Gaz comprimé
Cvanne de régulation
1. La vanne de régulation se compose du corps et de l'actionneur ainsi que de ses accessoires.
2. Les actionneurs pneumatiques à couche mince présentent deux modes de fonctionnement : action positive et action négative. Lorsque la pression du signal augmente, la tige de poussée descend pour une action positive et, inversement, elle monte pour une action négative. Ils acceptent généralement une pression de signal standard de 20 à 100 kPa, et jusqu’à 250 kPa avec le positionneur. Six courses de base sont disponibles (en mm) : 10, 16, 25, 40, 60 et 100.
3. Quelles sont les caractéristiques des actionneurs électriques par rapport aux actionneurs pneumatiques, et quels types de formes de sortie existent ?
La motorisation électrique est simple et pratique, offrant une poussée et un couple élevés ainsi qu'une grande rigidité. Cependant, sa structure est complexe et sa fiabilité médiocre. Pour les petites et moyennes applications, la motorisation pneumatique est onéreuse. Elle est généralement utilisée lorsqu'aucune source d'énergie n'est disponible ou lorsque les exigences strictes en matière de protection contre les explosions et les flammes ne sont pas requises.
Trois types de sorties sont disponibles : trait angulaire, trait droit et multi-tours.
4. Quelles sont les caractéristiques d'une vanne de réglage à passage direct et à siège unique ? Dans quelles situations est-elle utilisée ?
1) Le débit de vidange est faible car il n'y a qu'un seul tiroir pour faciliter l'étanchéité. Le débit de vidange standard est de 0,01% KV ; une conception plus poussée permet de l'utiliser comme vanne d'arrêt.
2) La pression différentielle admissible est faible car la poussée due au déséquilibre est importante. La différence de pression admissible (△P) de la vanne DN100 n'est que de 120 kPa.
3) Faible capacité de débit. Le DN100 KV n'est que de 120. Il doit être utilisé dans des cas de faibles fuites et de faibles différences de pression.
5. Quelles sont les caractéristiques d'une vanne de réglage à double siège à passage direct ? Dans quelles situations est-elle utilisée ?
1) La pression différentielle admissible est élevée car elle peut compenser de nombreuses forces déséquilibrées. △P de la vanne DN100 est de 280 kPa.
2) Grande capacité de circulation. 160 kV pour DN100.
3) La fuite est importante car il est impossible d'obturer simultanément deux tiroirs. Le taux de fuite standard est de 0,1% KV, soit 10 fois celui d'une vanne à siège unique.
Principalement utilisé dans les situations de forte différence de pression, lorsque les exigences en matière d'étanchéité ne sont pas strictes.
6. Quels sont les principaux avantages des soupapes de réglage à manchon ?
Elle combine les avantages des soupapes à simple et double siège. Principalement :
1) Excellente stabilité. Grâce à l'étranglement par le piston de la soupape et non par le siège de la soupape à tiroir, et au fait que le piston est muni d'un trou d'équilibrage, la force de déséquilibre exercée par le fluide sur celui-ci est réduite. De plus, le manchon et la surface de guidage du piston, combinés à de faibles variations de cette force de déséquilibre, limitent les vibrations du tiroir.
2) Interchangeabilité et polyvalence. Différents coefficients de débit et différentes caractéristiques d'écoulement peuvent être obtenus en remplaçant simplement le manchon.
3) Pression différentielle admissible élevée et faible effet de la dilatation thermique. Le principe d'équilibrage d'une vanne à manchon avec orifice d'équilibrage est identique à celui d'une vanne à double siège, ce qui explique la pression différentielle admissible élevée. De plus, le manchon et le piston étant constitués du même matériau, les variations de température dues à la dilatation sont sensiblement les mêmes.
4) Le manchon offre deux types d'orifices de régulation : de grandes ouvertures et de petits orifices (de type injection). Ces derniers permettent de réduire le bruit et les vibrations, et peuvent être perfectionnés pour devenir une vanne spécialisée à faible bruit.
Convient aux applications où la différence de pression entre l'avant et l'arrière de la vanne est importante et où les exigences en matière de bruit sont faibles.
7. Outre les soupapes à simple et double siège et les soupapes à manchon, quelles autres soupapes ont une fonction de régulation ?
Vannes à membrane, vannes papillon, vannes à bille O (principalement à coupure), vannes à bille V (grand rapport de réglage, avec effet de cisaillement), vannes rotatives excentriques.
8. Quel est le rapport de réglage de la vanne de régulation R, le rapport de réglage idéal, le rapport de réglage réel ?
Le rapport entre le débit le plus élevé et le débit le plus faible qu'une vanne de régulation peut contrôler est appelé rapport réglable R.
Lorsque la différence de pression entre les deux extrémités de la vanne est maintenue constante, le rapport entre le débit le plus élevé et le débit le plus faible est appelé rapport de réglage idéal.
En pratique, la différence de pression entre les deux extrémités de la vanne est variable, et le rapport réglable est appelé rapport réglable réel.
9. Quelle est la valeur du coefficient de débit C, Cv, KV de la vanne de régulation ?
La capacité de débit d'une vanne de régulation est exprimée par un coefficient de débit.
1) Définition du système d'unités d'ingénierie Cv : lorsque la vanne de régulation est complètement ouverte, la différence de pression entre la vanne et l'avant et l'arrière est de 1 kgf/cm2, la température de l'eau de 5 à 40 ℃ par heure à travers le nombre de mètres cubes.
2) Définition du système d'unités britannique C : vanne de régulation complètement ouverte, la différence de pression entre l'avant et l'arrière de la vanne est de 1 bf/in2 (1 degré 60 F d'eau par minute à travers le nombre de gallons US.
3) Système international d'unités KV : Lorsque la vanne de régulation est complètement ouverte, la différence de pression entre l'avant et l'arrière de la vanne est de 100 kPa et la température est de 5 à 40 °C, le nombre de mètres cubes d'eau qui passent par l'eau est de 100 kPa par heure.
Cv = 1,17 kV
KV = 1,01 C
10. La force de sortie de l'actionneur doit correspondre à quelles parties de la force requise par la vanne de régulation ?
1) Surmonter la force de déséquilibre statique sur la bobine.
2) Appliquer une pression de serrage pour la charge du siège.
3) Surmonter le frottement du garnissage.
4) Forces supplémentaires requises pour des applications ou des structures spécifiques (par exemple soufflets, joints souples, etc.).
11. À quoi font référence les termes « débit ouvert » et « débit fermé » de la vanne de régulation ?
Cela concerne le sens d'écoulement du fluide et n'a rien à voir avec le mode de fonctionnement de la vanne de régulation (ouverture/fermeture de l'air). L'importance du sens d'écoulement réside dans son influence sur la stabilité, l'étanchéité et le bruit.
Définition : dans l'orifice du papillon, le sens d'écoulement du fluide et le sens d'ouverture de la vanne sont appelés écoulement ouvert ; inversement, on parle d'écoulement fermé.
12. Quelles vannes nécessitent une sélection du sens d'écoulement ? Comment les sélectionner ?
La sélection du sens d'écoulement est nécessaire pour les vannes de régulation à simple joint telles que les vannes à siège unique, les vannes haute pression et les vannes à manchon à simple joint sans trous d'équilibrage.
Les vannes à passage direct et les vannes à passage indirect présentent chacune leurs avantages et leurs inconvénients. Les vannes à passage direct offrent un fonctionnement plus stable, mais leurs performances d'autonettoyage et d'étanchéité sont médiocres, et leur durée de vie est courte. Les vannes à passage indirect offrent une meilleure durée de vie, de bonnes performances d'autonettoyage et d'étanchéité, mais leur stabilité est moindre lorsque le diamètre de la tige est inférieur à celui du tiroir.
Les vannes à simple siège, les vannes à faible débit et les vannes à manchon à simple étanchéité sont généralement choisies en mode passage ouvert, et en mode passage fermé lorsque le frottement est important ou lorsqu'un autonettoyage est nécessaire. Les vannes de régulation à deux positions à ouverture rapide sont choisies en mode passage fermé.
- Quels sont les trois principaux facteurs à prendre en compte lors du choix d'un actionneur ?
1) La sortie de l'actionneur doit être supérieure à la charge de la vanne de régulation et raisonnablement adaptée.
2) Vérifier si la pression différentielle admissible spécifiée pour la vanne de régulation satisfait aux exigences du procédé lorsque la combinaison standard est utilisée. La force de balourd sur le tiroir doit être calculée pour les pressions différentielles élevées.
3) Si la vitesse de réponse de l'actionneur répond aux exigences de fonctionnement du processus, en particulier de l'actionneur électrique.
14. Pour déterminer le calibre de la soupape de régulation, quelles sont les sept étapes ?
1) Déterminer le débit calculé – Qmax, Qmin
2) Déterminer la pression différentielle calculée – en fonction des caractéristiques du système de la valeur du rapport de résistance S sélectionnée, puis déterminer la pression différentielle calculée (vanne complètement ouverte) ;
3) Calculer le coefficient de débit – choisir le tableau de formules de calcul ou le logiciel approprié pour trouver le maximum et le minimum de KV ;
4) Sélection de la valeur KV – en fonction de la valeur maximale de KV dans la gamme de produits sélectionnée la plus proche d'une classe de KV, pour obtenir la sélection initiale du calibre ;
5) Contrôle d’ouverture – les exigences de Qmax ≯ 90% de l’ouverture de la vanne ; Qmin ≮ 10% de l’ouverture de la vanne ;
6) Vérification du rapport de réglage réel – exigences générales : ≮ 10 ; R réel > exigences R
7) Détermination du calibre – si vous n’êtes pas qualifié pour resélectionner la valeur KV sélectionnée, puis vérifier.
15. Quels sont les dispositifs auxiliaires (accessoires) de la vanne de commande pneumatique ? Quel est le rôle de chacun ?
1) Positionneur de vanne – utilisé pour améliorer les caractéristiques de fonctionnement de la vanne de régulation afin d'obtenir le positionnement correct ;
2) Interrupteur de position (course) de la vanne – affiche la position de travail de la course des limites supérieure et inférieure de la vanne de régulation ;
3) Valve de maintien de position pneumatique – maintient la valve dans sa position actuelle en cas de panne d'alimentation en air ;
4) Électrovanne – pour réaliser la commutation automatique du circuit de gaz. Commande de gaz simple à deux positions (trois positions) ; commande de gaz double à deux positions (cinq positions).;
5) Mécanisme manuel – le fonctionnement manuel peut être activé en cas de panne du système ;
6) Relais pneumatique – Permet aux actionneurs pneumatiques à couche mince de se déplacer plus rapidement et de réduire le temps de transfert ;
7) Réducteur de pression de filtration d'air – pour la purification de l'air et la régulation de la pression ;
8) Réservoir de stockage de gaz – panne de la source de gaz, afin que la vanne puisse continuer à fonctionner pendant un certain temps, il faut généralement l'associer à une triple protection.
16. Dans quelles circonstances faut-il utiliser le positionneur de vanne ?
1) Le frottement est important, d'où la nécessité d'un positionnement précis. Par exemple, les vannes de régulation haute et basse température ou les vannes de régulation avec garniture en graphite flexible ;
2) Processus lents nécessitant une amélioration de la vitesse de réponse de la vanne de régulation. Par exemple, les systèmes de régulation de paramètres tels que la température, le niveau de liquide et les analyses.
3) Cas où il est nécessaire d'augmenter la force de sortie de l'actionneur et la force de coupure. Par exemple, les vannes à simple siège avec DN ≥ 25 et les vannes à double siège avec DN > 100. Lorsque la chute de pression aux deux extrémités de la vanne △P > 1 MPa ou que la pression d'entrée P1 > 10 MPa.
4) Le système de réglage à plage divisée et le fonctionnement de la vanne de réglage nécessitent parfois de changer la forme d'ouverture ou de fermeture du gaz.
5) La nécessité de modifier les caractéristiques d'écoulement de la vanne de régulation.