Régulateurs Airset pour applications de vannes marche/arrêt

1 novembre 2020 | Par Jeff Welch

Les régulateurs Airset sont des appareils apparemment simples, mais il faut veiller à ce que les bons appareils soient spécifiés, en particulier dans les systèmes instrumentés de sécurité.

Les usines chimiques et autres installations industrielles lourdes contiennent généralement de nombreuses vannes, actionneurs et instruments à commande pneumatique. Les appareils Airset sont couramment utilisés pour réguler l’alimentation en pression d’air de ces composants. Un airset est un type spécifique de régulateur de pression à commande directe avec un filtre intégré. Il est souvent négligé dans la conception, mais une sélection appropriée est nécessaire pour un fonctionnement sûr et efficace, ce qui est essentiel, car ces dispositifs sont souvent utilisés dans les arrêts d'urgence et dans d'autres applications exigeantes de vannes marche/arrêt.

Comme c'est le cas pour tout régulateur à commande directe, un airset détecte et maintient la pression en aval à un point de consigne requis. Sur la figure 1, la pression de sortie (région bleue) est détectée sur la face inférieure du diaphragme, et le régulateur airset utilise cette pression pour générer une force et contrecarrer la force du ressort sur la face supérieure du diaphragme. Le boîtier du ressort (dans la zone jaune) est mis à l'atmosphère.

Figure 1. Un régulateur d'airset typique avec filtre intégré et soulagement interne est présenté ici. La pression de sortie (région bleue) est détectée sur la face inférieure du diaphragme, et le régulateur airset utilise cette pression pour générer une force et contrecarrer la force du ressort sur la face supérieure du diaphragme. Le boîtier du ressort (dans la zone jaune) est mis à l'atmosphère

Lorsque la demande d'air en aval augmente, la pression de sortie commence à diminuer, provoquant une diminution correspondante de la force exercée sur la face inférieure du diaphragme. Le ressort réagit en se décompressant jusqu'à ce qu'il corresponde à la force exercée par le diaphragme. Étant donné que le ressort est ancré par une vis de réglage, la seule façon dont le ressort peut se décompresser est en direction du diaphragme.

Le diaphragme est fixé au clapet de la vanne, de sorte que le clapet est éloigné du siège, augmentant ainsi le débit d'air de la région d'entrée (zone rouge) vers le système en aval (zone bleue). Lorsque la demande de débit est satisfaite, la pression sous la membrane augmente jusqu'au point de consigne du régulateur pneumatique, le ressort se comprime et le clapet de la vanne est entraîné vers le siège pour couper le débit.

Le régulateur est réglé en ajustant la tension du ressort. Plus le ressort est serré, plus la pression de sortie du régulateur est élevée. En fonctionnement, le régulateur s'ouvrira autant que nécessaire pour maintenir la pression en aval. Les forces du diaphragme et du ressort doivent être en équilibre lorsque le régulateur airset est dans un mode de fonctionnement stable.

Les régulateurs Airset sont généralement le type de régulateur de pression le plus couramment utilisé dans les usines chimiques et les raffineries de pétrole. Plus particulièrement, ils peuvent être trouvés fixés aux vannes de régulation, où le régulateur d'airset est utilisé pour réduire la pression d'air du système à un niveau de fonctionnement sûr pour le fonctionnement de la vanne. Un positionneur/contrôleur peut ensuite envoyer la pression appropriée à l'actionneur en fonction du signal de point de consigne, généralement reçu du système d'automatisation. La sortie se traduit par une course de vanne contrôlable pour réguler un flux de processus.

De nombreuses applications n'utilisent pas de positionneur/contrôleur pour réguler la course de la vanne et donc le débit du processus, mais nécessitent plutôt qu'une vanne soit complètement ouverte ou fermée. Celles-ci sont souvent appelées vannes tout ou rien automatisées, dans lesquelles la pression de l'air de l'instrument est réduite par un ensemble pneumatique et un solénoïde en aval du régulateur contrôle la pression agissant sur l'actionneur de la vanne. Le solénoïde peut libérer cette pression d'air dans l'atmosphère dans le cas où la vanne doit être mise en sécurité, généralement entraînée dans cette position par un ressort.

La figure 2 montre un exemple de régulateur airset utilisé dans une application marche/arrêt. La pression d'alimentation en air principale de l'actionneur est contrôlée au point de consigne souhaité par le système pneumatique (3). Cet air à basse pression passe ensuite à travers l'électrovanne (2) et est appliqué à l'actionneur (1).