INTRODUCTION

La troisième fonction essentielle d'une Boucle de régulation est la correction de la mesure  par un organe appelé Organe Correcteur OC. Le type le plus connu, en contrôle continu, est la Vanne Automatique ou Vanne de Controle Control Valve CV) les principales sont :

• PCV pour le contrôle de la pression
• TCV pour le contrôle de la température
• LCV pour le contrôle du niveau
• FCV pour le contrôle de débit

DEFINITON

Elément terminal de la boucle de régulation, la Vanne Automatique est un appareil qui :

Transforme
La variation du Signal émis par le contrôleur suite à un écart mesure - consigne.
En
un déplacement proportionnel de la tige d’un clapet, autrement dit, en une variation de la section de passage offerte au fluide réglant.

En résumé, une Vanne Automatique est un ORIFICE VARIABLE et donc sa caractéristique première est une caractéristique deDEBIT.

CRITERES SPECIFIQUES

L’identification d’une vanne se fait par son type, son diamètre et des critères spécifiques établis à la fin de contôle, tels que : le « CV » , et la « Sensibilité »

« CV » OU COEFFICIENT DE LA VANNE

Etabli par MASONELLAN, en 1944, ce coefficient définit :

• Le débit, exprimé en gallons US par minute
• D’eau
• À température de 60 °F
• Traversant la vanne à ouverture MAXI
• Sous une ∆P (bride amont - bride aval) de 1 psi.

Son expression est  \(CV = Q\sqrt {d\over\Delta P }\)   , \(Q = K \sqrt {\Delta P\over d}\)
Aux termes de la définition :
\(\sqrt {d\over\Delta P } = 1\)  d’où 

La notation américaine, standard de base pour le calcul de dimensionnement d’une vanne, a de nombreux développés, ainsi que des corollaires métriques, et en particulier, Pour les Liquides : \(CV = 1,16 Qm^3 /h \sqrt {d\over √ ∆P _{bar}} \)

« SENSIBILITE » ou « LOI »

Il s’agit du rapport existant entre le débit traversant la vanne et la course du clapet :

En fait, la LOI est une caractéristique plus propre au clapet qu’à la vanne.

Elle est à considérer comme celle de la vanne, à condition que la relation variation de levée clapet / variation de signal (∆L/∆S) soit linéaire.

TECHNOLOGIES

La vanne automatique est composée, pour l’essentiel de deux parties principales, l’une motrice, dite servomoteur ou actionneur (pneumatique, hydraulique ou électrique), l’autre activée, dite ensemble de corps, et comprenant :

• Un chapeau et presse-étoupes
• Le corps lui-même
• L’équipage siège (s) - clapet (s)

Des accessoires, tels que :

• Graisseur
• « Verrou de sécurité » (safety lock)
• Commande manuelle
• Indicateur de position
• Transmetteur de position
• Positionneur
• etc.

A noter que la vanne automatique de type dit « conventionnel » est faite :

• D’un servomoteur pneumatique à membrane et ressort de rappel
• D’un corps droit, à tige « coulissante »

LE SERVO-MOTEUR (ACTIONNEURS)

C’est l’organe de commande du système clapet / siège de la vanne automatique est constitué de  :

• Un chapeau en 2 parties, séparées par une membrane (diaphragme)
• Un ressort dont la tension peut être réglée
• Une plaque support de membrane solidaire de la tige
• Une arcade servant de liaison entre le servomoteur et le corps
• Une noix de liaison à la tige polie de la vanne
• Un vernier

On distingue deux types :

1. Servomoteur à action directe : la pression de l’air agit sur la membrane et fait descendre la tige.
2. Servomoteur à action indirecte : la pression de l’air fait monter la tige vers le haut.

La Pression de fonctionnement: les servomoteurs fonctionnent entre 3 et 15 PSI ou entre 6 et 30 PSI 3 PSI la vanne commence sa course, à 15 PSI la vanne est à 100 % de sa course. Idem pour 6-30 PSI.

Une commande manuelle peut être monter sur l’arcade permet la manœuvre de la vanne en cas ou une défaillance provient sur la commande automatique.

Indicateur de position : ces vannes peuvent êtres équipées par un moyen de signalisation électrique ou pneumatique qui donnera en salle de contrôle la position de la vanne : ouverte ou fermée.

Variation du débit (à P constante), en % CV / Variation de course, en % levée clapet
Certaines vannes sont équipées avec un orifice de graissage communiquant avec la bague du guidage
du clapet...

LE CORPS

C’est la partie menée de toute la vanne assurant la variation du débit fluide à travers des divers models de clapets et siège.

Etanchéité clapet et siège : l’étanchéité des vannes à double siège n’est pas parfaite ; les deux clapets étant difficile à ajuster la précision devrait être de l’ordre de 1/100 mm il y aura toujours un léger décalage. Ces vannes étant des organes de régulation, donc de dusage les clapets vont s’user par sifflage et cette usure ne sera pas répartie de la même façon.

Etanchéité corps de vanne : l’étanchéité de la vanne et la tige du clapet est réalisée à l’aide du chapeau qui loge les garnitures et le système presse étoupes.

Les clapets peuvent être renversés pour changer l’action de la vanne.

Quelques vannes sont équipées par un graisseur servant au graissage entre corps et servomoteur.

SCHEMAS TYPES

Régulation de Niveau

Régulation de Pression

Régulation de Débit