Comprendre la sélection des actionneurs de vanne

La décision d'automatiser une vanne repose généralement sur des considérations telles que la sécurité, la fiabilité de fonctionnement et le coût, entre autres facteurs. Photo gracieuseté de SVF Flow Controls.

L'étape la plus importante dans l'élaboration d'une spécification de vanne consiste à déterminer un critère de dimensionnement.

La décision d'automatiser une vanne repose généralement sur l'une ou l'ensemble des considérations suivantes.

Tous les actionneurs ont plusieurs objectifs distincts, notamment :Déplacez la vanneorgane de fermeture (disque, bille ou bouchon) jusqu'à la position souhaitée.Tenez la valveélément de fermeture dans la position souhaitée.Assise la valveélément de fermeture avec un couple suffisant pour fournir la spécification d'arrêt souhaitée.Fournir un mode de défaillance en cas de panne du système. Celui-ci peut être entièrement ouvert, fermé ou tel quel selon l'application.Fournir le déplacement de rotation requis (90°, 180°, etc.). Les vannes nécessitant plus de 90° de rotation comprennent les vannes multivoies.Fournir la vitesse de fonctionnement requise.Tous les actionneurs peuvent être régulés en vitesse de cycle en fonction des éléments du circuit de commande utilisés.

Parfois, il est nécessaire pour un ingénieur de procédés de choisir entre une vanne à commande pneumatique ou électrique pour un système de procédé. Les deux styles présentent des avantages et il est précieux de disposer de données pour faire le meilleur choix.

Lors de la sélection d'un type d'actionneur (pneumatique ou électrique), il convient avant tout de déterminer la source d'alimentation la plus efficace pour l'actionneur. Les points à considérer sont :

Les actionneurs pneumatiques les plus pratiques utilisent une alimentation en air sous pression de 40 à 120 psi (3 à 8 bars). Généralement, ils sont dimensionnés pour une pression d'alimentation de 60 à 80 psi (4 à 6 bars).

Les actionneurs électriques sont souvent utilisés avec une alimentation de 110 V CA, mais sont disponibles avec une grande variété de moteurs à courant alternatif et à courant continu en monophasé et triphasé.

Il est parfois difficile de justifier l'utilisation d'actionneurs électriques dans un environnement dangereux, mais si l'air comprimé n'est pas disponible, ou si un actionneur pneumatique ne fournit pas les caractéristiques de fonctionnement requises, un actionneur électrique doté d'un boîtier correctement classé peut être utilisé.

Presque tous les fabricants d'actionneurs électriques proposent une version de leur gamme de produits standard conforme à la norme NEMA VII. Une autre source de conseils sur les zones dangereuses est disponible auprès d’ATEX.

D’un autre côté, les actionneurs pneumatiques sont intrinsèquement « antidéflagrants ». Lorsque les commandes électriques sont utilisées avec des actionneurs pneumatiques dans des zones dangereuses, elles sont généralement plus rentables que les actionneurs électriques. Les vannes pilotes actionnées par solénoïde (qui sont des appareils électriques) peuvent être montées et alimentées dans une zone non dangereuse et raccordées à l'actionneur. Les interrupteurs de fin de course — pour l'indication de position — peuvent être logés dans un boîtier NEMA VII. La sécurité inhérente des actionneurs pneumatiques dans les zones dangereuses en fait un choix pratique dans ces applications.

Un autre accessoire de sécurité largement utilisé dans les industries de transformation pour les actionneurs de vannes est l'option à ressort de rappel (sécurité intégrée). En cas de panne de courant ou de signal, un actionneur à ressort de rappel entraîne la vanne dans une position sûre prédéterminée. Il s'agit d'une option pratique et peu coûteuse avec les actionneurs pneumatiques et constitue une raison importante pour l'utilisation généralisée des actionneurs pneumatiques dans toute l'industrie.

Les actionneurs électriques sont disponibles avec une option de rappel par ressort ou un système de batterie de secours pour fournir un positionnement prévisible en cas de « panne ».

Avant de spécifier un actionneur pneumatique ou électrique pour l'automatisation des vannes, il est important de prendre en compte quelques-unes des principales caractéristiques de performance de chacun.

Cycle de service: Les actionneurs pneumatiques ont un cycle de service de 100 %. En fait, plus ils travaillent dur, mieux ils travaillent. Les actionneurs électriques sont le plus souvent disponibles avec des moteurs à cycle de service de 25 %. Cela signifie que pour éviter la surchauffe dans les applications à cycles élevés, le moteur doit s'arrêter fréquemment. Étant donné que la plupart des vannes automatisées tout ou rien restent inutilisées 95 % du temps, le cycle de service n'est généralement pas un problème. Avec des moteurs et/ou des condensateurs en option, un actionneur électrique peut être mis à niveau jusqu'à un cycle de service de 100 %.