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Grâce aux technologies disponibles et du fait des normes actuelles concernant les matériaux, les vannes de contrôle de vapeur devraient avoir une durée de vie d’au moins six ans, laquelle peut être considérablement prolongée si la vanne est correctement installée. Un montage correct et une bonne compréhension des applications des vannes de contrôle de vapeur sont essentiels pour maximiser le rendement et la durée de vie des vannes.

Par définition, une vanne est un dispositif qui contrôle le débit d’un fluide. Les vannes de contrôle de vapeur contrôlent non seulement la pression, mais aussi la température, dans les procédés industriels. La vanne de contrôle de vapeur peut être utilisée comme un simple dispositif tout ou rien, ou comme un dispositif combinant plusieurs opérations de contrôle telles que la régulation, la modulation, le mélange, ou même l’isolement. Le diamètre de ces vannes est très variable et peut aller de 1/2 à 28 pouces.

La vanne de contrôle est l’un des plus anciens produits utilisés dans les systèmes vapeur. De nos jours, il existe une grande variété de vannes, qui sont utilisées dans de nombreuses applications vapeur exigeantes et diverses. Examinons certaines des caractéristiques les plus courantes à connaître concernant les vannes de contrôle de vapeur.

1. Taux de fuite des vannes

Toutes les vannes, y compris les vannes de contrôle de vapeur, sont conçues pour répondre aux exigences d’une norme spécifique sur le taux de fuite interne (FCI/ANSI) acceptable. Il existe six taux de fuite acceptables ou classes, numérotés de I à VI. Plus le numéro est élevé, plus le taux de fuite interne acceptable est faible. Par conséquent, une vanne de classe I possédera le taux de fuite interne le plus élevé et coûtera généralement le moins cher, tandis qu’une vanne de classe VI possédera le taux acceptable de fuite interne le plus faible.

Identifier le taux de fuite interne acceptable pour une vanne doit être l’une des priorités absolues dans le choix d’une vanne de contrôle de vapeur. Une vanne dont le taux de fuite est élevé entraînera une usure excessive ou « érosion du portage d’étanchéité ». Les vannes ayant un taux élevé de fuite laissent passer davantage de vapeur à l’intérieur, ce qui peut causer un dysfonctionnement prématuré de la vanne. Il convient de choisir une vanne de contrôle de vapeur dont le taux de fuite correspond au moins à la Classe IV. Une vanne de contrôle de vapeur de classe IV aura une durée de vie relativement longue.

2. Collecteur de purge sur une ligne vapeur

Sur les lignes vapeur, un collecteur de condensats doit être raccordé en amont de chaque vanne de contrôle de vapeur. Le collecteur de purge permet d’extraire les condensats de la ligne vapeur, empêchant ceux-ci de traverser la vanne. Il s’agit d’un élément essentiel, dans la mesure où les condensats entraînent une érosion et réduisent la durée de vie de la vanne. Et surtout, lorsque la vanne de contrôle de vapeur est fermée, pendant des périodes de faible activité ou d’arrêt de la production, le collecteur de purge permet d’évacuer les condensats accumulés à l’entrée de la vanne.

3. Tamis filtrant

Toutes les vannes de contrôle de vapeur doivent être équipées d’un tamis filtrant monté en amont de la vanne. Les lignes vapeur contiennent souvent des résidus solides issus de la corrosion, ainsi que d’autres impuretés. Le tamis filtre la vapeur, empêchant ainsi que ces impuretés se logent à l’intérieur de la vanne, ce qui pourrait entraîner une défaillance prématurée. Le tamis filtrant doit avoir un maillage de 0,020 en acier inoxydable, et le segment du tamis ne doit jamais être monté en position verticale. Montez plutôt le segment du tamis en position horizontale (voir les détails). Cela empêche que les condensats s’accumulent dans le collecteur de purge, puis traversent la vanne de contrôle, ce qui augmenterait les risques d’érosion interne et de défaillance prématurée. Le tamis filtrant entraîne une perte de charge calculable. L’équation permettant de calculer cette perte de charge est la suivante :

Ps = 91

4. Actionnement pneumatique

La méthode privilégiée d’actionnement d’une vanne de contrôle de vapeur met en œuvre un actionneur pneumatique. Ces actionneurs sont fiables et leur durée d’exploitation dépasse 20 ans. La chaleur produite par la vapeur dans le corps de la vanne est dissipée par l’arcade, loin de l’actionneur, garantissant un fonctionnement durable des membranes pneumatiques.

5. Positionnement de l’actionneur

Montez toujours l’actionneur en position droite sur une ligne verticale horizontalement. Cela évite que les condensats ne viennent endommager la garniture en s’accumulant autour de la bague de garniture.

6. Spécifier un niveau sonore inférieur ou égal à 85 dBA

Les vannes de contrôle au niveau sonore élevé ont également des vitesses de sortie élevées. Une vanne à bas niveau sonore ou à vitesse d’écoulement plus faible aura une durée de vie bien plus élevée. Il existe de nombreux moyens pour diminuer le niveau sonore d’une vanne de contrôle de vapeur : augmenter la taille de la conduite de sortie de la vanne ou réaliser certaines finitions particulières peuvent s’avérer nécessaires.

7. Rallonger la conduite de sortie

Rallongez toujours la conduite de sortie d’une longueur égale à au moins une fois le diamètre de ladite conduite. Il n’est pas rare de rallonger la conduite de sortie d’une longueur égale à au moins deux ou trois fois le diamètre de cette même conduite. Cet allongement de la conduite diminue la vitesse de la vapeur à la sortie de la vanne, prolongeant ainsi la durée de vie de cette dernière.

 Le fabricant de la vanne proposera un diamètre de conduite approprié au-delà de la vanne de contrôle.

 Le diamètre de la conduite doit toujours correspondre à celui du raccordement d’entrée de l’échangeur de chaleur. Prenons par exemple une vanne de contrôle de diamètre 3 pouces et un échangeur de chaleur dont le raccordement d’entrée a un diamètre de 8 pouces. Dans cette situation, le diamètre de la conduite à la sortie de la vanne de contrôle de vapeur doit être augmenté pour atteindre 8 pouces.

 L’utilisation de diaphragmes atténuateurs de bruit permet de réduire l’importante chute de pression dans la vanne de contrôle de vapeur et de diminuer les vitesses d’écoulement.

8. Une distance au moins égale à dix (10) fois le diamètre de la conduite après la vanne de contrôle

La distance séparant la vanne de contrôle de vapeur du raccordement d’entrée d’un échangeur de chaleur doit être au moins égale à 10 fois le diamètre de la conduite. Dans les applications de réduction de la pression, la conduite doit courir horizontalement sur une longueur au moins égale à 20 fois son diamètre avant tout changement de direction de l’écoulement.

9. Positionnement de la vanne

La vanne de contrôle doit toujours être montée sur une ligne de vapeur horizontale, jamais verticalement. Lorsqu’une vanne de contrôle est montée verticalement, il est impossible d’éliminer les condensats accumulés à l’entrée de la vanne. Les condensats qui traversent les vannes de contrôle de vapeur ont toujours des conséquences négatives sur la durée de vie de ces vannes.

10. Spécifications de la marge de réglage effective d’une vanne

Il est très important de comprendre les capacités d’une vanne de contrôle en matière de variation du débit. Lorsque vous dimensionnez une vanne de contrôle, faites-le toujours par rapport au débit maximum. Le débit minimum constituera un point de repère fréquent, comparé au fonctionnement à débit élevé. Par conséquent, la vanne de contrôle de vapeur doit pouvoir fonctionner correctement pour de faibles débits. Il est plus important de sélectionner convenablement la vanne en considérant ses conditions d’exploitation à faible débit plutôt que ses conditions d’exploitation supposées à débit élevé.

Pour satisfaire aux critères de performance des applications, il est souvent nécessaire d’installer plus d’une vanne de contrôle. a. Détendeur : 20 pour 1 b. Vanne à soupape : 30 pour 1 c. Vanne de contrôle à cage : 40 pour 1

11. Vannes de dérivation ou vannes de mise en température

Des vannes de dérivation et des vannes de mise en température doivent être utilisées dans les installations avec vannes de contrôle. Dans une application de réduction de la pression, la vanne de mise en température sert à chauffer la ligne de vapeur, pendant une durée prédéfinie, avant l’actionnement de la vanne de contrôle.

Une vanne de contrôle de vapeur ne doit pas être utilisée pour chauffer une ligne de distribution de vapeur. Dans une application de process, la vanne de dérivation est utilisée pour permettre au personnel de l’usine de faire fonctionner le process sans la vanne de contrôle, en cas de défaillance de celle-ci.

12. Manomètres (avant et après)

Il est toujours bienvenu d’installer des manomètres, comme outils de diagnostic, avant et après la vanne de contrôle de vapeur. Assurez-vous d’inclure une conduite en siphon et une vanne d’isolement pour les opérations de maintenance. Dans les système soumis à de fortes vibrations, utilisez des modèles remplis de liquide, afin de prolonger la durée de vie des manomètres.