MANUEL DE LA VANNE
DE RÉGULATION
Cinquième édition
Emerson Automation Solutions
Contrôles des uides
Marshalltown, Iowa 50158 États-Unis
Sorocaba, 18087 Brésil
Cernay, 68700 France
Dubaï, Émirats arabes unis
Singapore 128461 Singapour
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Préface
Les vannes de régulation sont un élément de plus en plus essentiel des usines modernes à
travers le monde. Des vannes de régulation soigneusement sélectionnées et entretenues
assurent une meilleure efcacité, sécurité, rentabilité, et un plus grand respect de
l'environnement.
Le manuel de la vanne de régulation est une référence incontournable depuis sa première
impression, en 1965. Cette cinquième édition présente des informations vitales quant aux
performances de la vanne de régulation et aux dernières technologies.
Le Chapitre 1 propose une introduction sur les vannes de régulation, les dénitions de la
terminologie commune aux vannes de régulation et à leurs instruments.
Le Chapitre 2 développe les éléments essentiels des performances des vannes de régulation.
Le Chapitre 3 présente les types de vannes et d'actionneurs.
Le Chapitre 4 décrit les contrôleurs numériques de vannes, les positionneurs analogiques, les
boosters et d'autres accessoires des vannes de régulation.
Le Chapitre 5 constitue un guide complet à la sélection de la meilleure vanne de régulation
pour une application donnée.
Le Chapitre 6 traite de la sélection et de l'utilisation de vannes de régulation spéciales.
Le Chapitre 7 explique les désurchauffeurs, les vannes de conditionnement de la vapeur et les
systèmes de dérivation de la turbine.
Le Chapitre 8 présente de manière détaillée les procédures d'installation et de maintenance
d'une vanne de régulation type.
Le Chapitre 9 contient des informations concernant les normes applicables aux vannes de
régulation et les agences d'approbation dans le monde.
Le Chapitre 10 identie les vannes d'isolement et les actionneurs.
Le Chapitre 11 traite de l'automatisation discrète.
Le Chapitre 12 présente les différents systèmes instrumentés de sécurité du procédé.
Le Chapitre 13 contient des tableaux utiles de données de références de l'ingénierie.
Le Chapitre 14 fournit des données de référence pour les conduits.
Le Chapitre 15 est une ressource utile pour les conversions communes.
Les Ressources supplémentaires ont été préparées pour les systèmes : elles peuvent s'avérer
utiles pour toujours rester informé quant aux produits Fisher ou à ceux du secteur du contrôle
des uides en général. Un lien à cette section est fourni à la n de chaque chapitre.
Le Manuel des vannes de régulation est à la fois un livre de texte et une référence concernent
l'élément essentiel de la boucle de contrôle : la vanne de régulation et ses accessoires. Ce livre
comprend des notions exhaustives et éprouvées fournies par les principaux experts du domaine
du contrôle de procédé, ainsi que des contributions ISA.
Sommaire
Manuel de la vanne de régulation | Sommaire
Chapitre 1 - Introduction aux vannes de régulation ............................... 14
1.1 Qu'est-ce qu'une vanne de régulation ? .............................................................. 15
1.2 Terminologie liée aux vannes de régulation à tige montante .............................. 15
1.3 Terminologie liée aux vannes de régulation rotatives ......................................... 21
1.4 Terminologiedes fonctions et des caractéristiques des vannes de régulation ..... 24
1.5 Terminologie du contrôle du procédé ................................................................26
Chapitre 2 - Performances des vannes de régulation .............................32
2.1 Variabilité des processus .................................................................................... 33
2.1.1 Bande morte ............................................................................................................ 35
2.1.1.1 Causes de la bande morte ................................................................................................ 35
2.1.1.2 Effets de la bande morte .................................................................................................. 36
2.1.1.3 Essais de performances ................................................................................................... 36
2.1.1.4 Friction ........................................................................................................................... 36
2.1.2 Conception de l'actionneur et du positionneur ..........................................................37
2.1.3 Temps de réponse de la vanne .................................................................................. 38
2.1.3.1 Temps mort..................................................................................................................... 38
2.1.3.2 Temps dynamique ........................................................................................................... 38
2.3.1.3 Solutions ......................................................................................................................... 39
2.3.1.4 Pression d'alimentation ................................................................................................... 40
2.3.1.5 Minimisation du temps mort ........................................................................................... 40
2.3.1.6 Temps de réponse de la vanne .........................................................................................41
2.1.4 Type de vanne et caractérisation ..............................................................................41
2.1.4.1 Gain installé .................................................................................................................... 43
2.1.4.2 Gain de boucle ................................................................................................................ 43
2.1.4.3 Optimisation du procédé ................................................................................................. 44
2.1.5 Dimensionnement de la vanne ................................................................................. 45
2.2 Résultats économiques ...................................................................................... 46
2.3 Récapitulatif ...................................................................................................... 48
Chapitre 3 - Types de vannes et d'actionneurs .......................................50
3.1 Types de vannes de régulation ........................................................................... 51
3.1.1 Robinets à soupape .................................................................................................. 51
3.1.1.1 Corps de vanne à une voie ............................................................................................... 51
3.1.1.2 Corps de vannes à guidage postérieur et guidage par le passage ...................................... 52
3.1.1.3 Corps de vanne à cage ..................................................................................................... 52
3.1.1.4 Corps de vanne à deux voies ............................................................................................ 53
3.1.1.5 Corps de vanne à trois voies ............................................................................................. 53
3.1.2 Vannes sanitaires ..................................................................................................... 54
3.1.3 Vannes rotatives ...................................................................................................... 54
3.1.3.1 Corps des vannes papillon ............................................................................................... 54
3.1.3.2 Corps desvannes à boisseau sphérique segmenté ............................................................. 55
3.1.3.3 Corps des vannes papillon hautes performances ..............................................................55
5
Manuel de la vanne de régulation | Sommaire
3.1.3.4 Corps des vannes à clapet excentré .................................................................................. 56
3.1.3.5 Corps desvannes à boisseau sphérique ............................................................................ 56
3.1.3.6 Sélecteur de débit à passages multiples ........................................................................... 57
3.2 Extrémités de raccordement de la vanne de régulation ...................................... 57
3.2.1 Conduits letés à visser ............................................................................................ 57
3.2.2 Brides à goujon boulonné .........................................................................................58
3.2.3 Extrémités de raccordement soudées .......................................................................58
3.2.4 Autres extrémités de raccordement de vanne ........................................................... 59
3.3 Chapeaux du corps de vanne .............................................................................. 59
3.3.1 Chapeaux élargis .....................................................................................................60
3.3.2 Figure 2 Chapeaux à soufet .................................................................................... 60
3.4 Garniture des vannes de régulation .................................................................... 61
3.4.1 Bague en V en PTFE .................................................................................................. 61
3.4.2 Graphite laminée et lament ....................................................................................62
3.4.3 Exigences règlementaires américaines pour les émissions fugitives ...........................62
3.4.4 Normes globales en matière d'émissions fugitives..................................................... 63
3.4.5 Garniture de bague en V simple en PTFE ................................................................... 64
3.4.6 Garniture ENVIRO-SEAL PTFE .................................................................................... 65
3.4.7 Garniture ENVIRO-SEAL Duplex ................................................................................ 65
3.4.8 Garniture ISO-Seal PTFE ...........................................................................................65
3.4.9 ENVIRO-SEAL Graphite ULF ....................................................................................... 65
3.4.10 HIGH-SEAL Graphite ULF ........................................................................................ 67
3.4.11 Garniture ISO-Seal Graphite ................................................................................... 67
3.4.12 ENVIRO-SEAL Graphite pour vannes rotatives ......................................................... 67
3.4.13 Ruban en graphite pour les vannes rotatives ...........................................................67
3.4.14 Sélection de la garniture respectueuse de l'environnement pour la tige montante ...... 67
3.4.15
Sélection de la garniture respectueuse de l'environnement pour les vannes rotatives
3.5 Caractérisation des corps de vanne guidés par une cage .................................... 67
3.6 Guidage du clapet de la vanne ........................................................................... 69
3.7 Équipement interne de la vanne de régulation à capacité restreinte ................... 70
3.8 Actionneurs .......................................................................................................70
3.8.1 Actionneurs à membrane .........................................................................................70
3.8.2 Actionneurs à piston ................................................................................................ 72
3.8.4 Actionneurs à rack et pignon ....................................................................................73
3.8.5 Actionneurs électriques ............................................................................................73
... 67
Chapitre 4 - Accessoires pour vannes de régulation ............................... 74
4.1 Considérations en termes d'environnement et d'application .............................. 75
4.2 Positionneurs ..................................................................................................... 75
4.2.1 Positionneurs pneumatiques .................................................................................... 75
4.2.2 Positionneurs analogiques I/P ..................................................................................76
4.2.3 Contrôleurs numériques de vanne ............................................................................ 77
4.2.3.1 Diagnostic....................................................................................................................... 77
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Manuel de la vanne de régulation | Sommaire
4.2.3.2 Communication numérique dans les deux sens ................................................................ 78
4.3 Transducteurs I/P ............................................................................................... 78
4.4 Amplicateurs de volume ..................................................................................78
4.5 Systèmes instrumentés de sécurité (SIS) ............................................................ 80
4.5.1 Essais de course partielle .......................................................................................... 80
4.6 Contrôleurs........................................................................................................ 81
4.7 Transmetteurs de position ................................................................................. 83
4.8 Fins de course .................................................................................................... 83
4.9 Électrovannes ....................................................................................................83
4.10 Systèmes de déclenchement ........................................................................... 84
4.11 Commandes manuelles ................................................................................... 84
Chapitre 5 - Dimensionnement des vannes de régulation ...................... 86
5.1 Dimensions des vannes de régulation ............................................................... 88
5.1.1 Dimensions face à face des vannes de régulation à bride et des robinets à soupape ...... 88
5.1.2 Dimensions de face à face pour les robinets à soupape aux extrémités
soudées bout à bout ......................................................................................................... 90
5.1.3 Dimensions de face à face pour les robinets à soupape aux extrémités
à emboîtement soudé ...................................................................................................... 91
5.1.4 Dimensions de face à face pour les robinets à soupape aux extrémités vissées .......... 92
5.1.5 Dimensions de la face au centre pour les robinets à soupape d'équerre
à face surélevée ................................................................................................................92
5.1.6 Dimensions de face à face pour les robinets à soupape à bride détachable ................93
5.1.7 Dimensions de face à face pour les vannes rotatives avec ou sans bride
(sauf les vannes papillon) .................................................................................................. 93
5.1.8 Dimensions de face à face pour les vannes papillon à une bride (à oreille)
et sans bride (Wafer) ........................................................................................................ 94
5.1.9 Dimensions de face à face pour les vannes papillon haute pression à excentration ....94
5.2 Classements des fuites au siège des vannes de régulation .................................. 95
5.3 Fuite au siège maximum admise de classe VI ...................................................... 96
5.4 Caractéristiques du débit de la vanne de régulation ........................................... 96
5.4.1 Caractéristiques du débit .........................................................................................96
5.4.2 Choix des caractéristiques du débit...........................................................................97
5.5 Dimensionnement de la vanne ........................................................................... 97
5.7 Constantes d'équation ...................................................................................... 99
5.8 Dimensionnement des vannes pour les liquides ............................................... 100
5.8.1 Déterminer le facteur de géométrie du conduit (FP) et le facteur de récupération
de la pression du liquide (FLP) ajusté selon l'équipement....................................................100
5.8.2 Déterminer la chute de pression à utiliser pour le dimensionnement (∆P
5.8.3 Calculer le coefcient de débit nécessaire (Cv) ......................................................... 101
5.8.4 Difculté d'échantillonnage du dimensionnement du liquide .................................. 102
5.9 Dimensionnement des vannes pour les uides compressibles .......................... 104
dimensionnent
) .....101
7
Manuel de la vanne de régulation | Sommaire
5.9.1 Déterminer le facteur de géométrie du conduit (FP) ainsi que le facteur du taux
de chute de pression (xTP) à débit par à-coups avec des équipements mis en place ............ 105
5.9.2 Déterminer le taux de chute de pression à utiliser pour le dimensionnement
(x
dimensionnement
) et le facteur d'expansion (Y) ....................................................................... 105
5.9.3 Calculer le coefcient de débit (Cv) .......................................................................... 105
5.9.4 Le problème n°1 de l'échantillon de dimensionnement du uide compressible ......... 106
5.9.5 Le problème n°2 de l'échantillon de dimensionnement du uide compressible ......... 107
5.10 Coefcients de dimensionnement représentatifs ........................................... 109
5.10.1 Coefcients de dimensionnement représentatifs pour les corps de vannes
à une voie des robinets à soupape ................................................................................... 109
5.10.2 Coefcients de dimensionnement représentatifs des vannes rotatives ..................110
5.11 Dimensionnement de l'actionneur ................................................................. 111
5.11.1 Robinets à soupape ..............................................................................................111
5.11.1.1 Force déséquilibrée (A) ................................................................................................ 111
5.11.1.2 Force nécessaire à générer l'effort sur le siège (B) ......................................................... 112
5.11.1.3 Friction de la garniture (C) ........................................................................................... 112
5.11.1.4 Autres forces (D) ......................................................................................................... 112
5.11.2 Calculs de la force de l'actionneur .........................................................................114
5.12 Dimensionnement de l'actionneur pour les vannes rotatives .......................... 114
5.12.1 Équations de couple .............................................................................................114
5.12.2 Couple de début de course ...................................................................................114
5.12.3 Couple dynamique ...............................................................................................114
5.13 Facteurs type de couple pour les vannes rotatives .......................................... 115
5.13.1 Facteurs de couple pour les vannes à boisseau sphérique spéciques à encoche
en V avec un joint en composite ......................................................................................115
5.13.2 Facteurs de couple pour les vannes papillon avec un joint en composite ................ 115
5.13.2.1 Rotation maximum .....................................................................................................115
5.14 Cavitation et détente ..................................................................................... 116
5.14.1 Un débit par à-coups provoque la détente et la cavitation ..................................... 116
5.14.2 Sélection de la vanne pour le fonctionnement avec détente .................................. 117
5.14.3 Sélection de la vanne pour le fonctionnement avec cavitation ..............................117
5.15 Prédiction du bruit ......................................................................................... 118
5.15.1 Aérodynamique ................................................................................................... 118
5.15.2 Hydrodynamique ................................................................................................. 120
5.16 Contrôle du bruit ........................................................................................... 120
5.17 Récapitulatif du bruit .....................................................................................123
5.18 Sélection de la garniture ................................................................................124
5.18.1 Indications pour le choix de la garniture des vannes à tige montante ....................125
5.18.2 Indications pour le choix de la garniture des vannes rotatives ...............................126
5.19 Matériau du corps de vanne ........................................................................... 127
5.19.1 Désignations des matériaux communs des corps de vanne ................................... 129
5.20 Valeurs de pression et de température ........................................................... 130
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Manuel de la vanne de régulation | Sommaire
5.20.1 Valeurs de pression et de température pour les vannes moulées standard
de classe ASTM A216 Grade WCC .................................................................................... 130
5.20.2 Valeurs de pression et de température pour les vannes moulées standard
de classe ASTM A217 Grade WC9 .................................................................................... 131
5.20.3 Valeurs de pression et de température pour les vannes moulées standard
de classe ASTM A351 Grade CF3 ......................................................................................132
5.20.4 Valeurs de pression et de température pour les vannes standard de
classe ASTM A351 Grades CF8M et CG8M
(1) ............................................................................................................................133
5.21 Abréviationsdes matières non métalliques ..................................................... 135
5.22 Procédures de contrôle non destructif ........................................................... 135
5.22.1 Contrôle magnétoscopique (surface) ....................................................................135
5.22.2 Ressuage (Surface)...............................................................................................136
5.22.3 Radiographie (volumétrique) ...............................................................................136
5.22.4 Ultrasons (volumétrique) .....................................................................................136
Chapitre 6 - Vannes de régulation spéciales .........................................138
6.1 Vannes de régulation haute capacité ............................................................... 139
6.2 Vannes de régulation faible débit ..................................................................... 140
6.3 Vannes de régulation haute température ......................................................... 140
6.4 Vannes pour l'utilisation cryogénique .............................................................. 141
6.5 Vannes soumises à la cavitation et aux uides contenant des particules ........... 141
6.6 Caractéristiques personnalisées, abattement du bruit et équipement
interne pour la mitigation de la cavitation .............................................................. 142
6.7 Vannes de régulation à usage nucléaire aux États-Unis ..................................... 142
6.8 Vannes sujettes aux ssures dues au sulfure ..................................................... 143
6.8.1 Révisions de NACE MR0175 avant 2003 .................................................................143
6.8.2 NACE MR0175/ISO 15156 ...................................................................................... 144
6.8.3 NACE MR0103 .......................................................................................................145
Chapitre 7 - Conditionnement de la vapeur .........................................146
7.1 Comprendre le désurchauffage ........................................................................ 147
7.1.1 Aspects techniques du désurchauffage ................................................................... 147
7.2 Conceptions type d'un désurchauffeur ............................................................. 150
7.2.1 Conception d'une buse à géométrie xe ..................................................................150
7.2.2 Conception d'une buse à géométrie variable ........................................................... 151
7.2.3 Conception autonome ...........................................................................................151
7.2.5 Conception entre brides à géométrie assistée .........................................................152
7.3 Comprendre les vannes de conditionnement de la vapeur ............................... 153
7.4 Vannes de conditionnement de la vapeur ......................................................... 153
7.4.1 Désurchauffeur à vapeur ........................................................................................ 155
7.4.2 Arroseur de vapeur ................................................................................................. 155
7.6 Composants du système de contournement de la turbine ............................... 156
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Manuel de la vanne de régulation | Sommaire
7.6.1 Vannes de contournement de la turbine ................................................................. 156
7.6.2 Vannes de régulation de l'eau pour le contournement de la turbine .........................156
7.6.3 Actionnement ........................................................................................................ 157
Chapitre 8 - Installation et maintenance ..............................................158
8.1 Bon stockage et protection adéquate ..............................................................159
8.2 Bonnes techniques d'installation ...................................................................... 159
8.2.1 Lire le manuel d'instructions ................................................................................... 159
8.2.2 Veiller à ce que les conduits soient propres .............................................................. 159
8.2.4 Appliquer les bonnes pratiques en matière de conduits ........................................... 160
8.2.5 Équipement de purge, essai hydrostatique et mise en route ....................................161
8.3 Maintenance des vannes de régulation ............................................................ 161
8.3.1 Maintenance réactive .............................................................................................162
8.3.2 Maintenance préventive ......................................................................................... 162
8.3.3 Maintenance prédictive .......................................................................................... 162
8.3.4 Utilisation du diagnostic de la vanne de régulation ................................................. 162
8.3.4.1 Fuite d'air instrument .................................................................................................... 163
8.3.4.2 Pression d'alimentation .................................................................................................163
8.3.4.3 Écart de course et ajustement du relais .......................................................................... 163
8.3.4.4 Qualité de l'air instrument ............................................................................................. 164
8.3.4.5 Friction en service et tendances de la friction ..................................................................164
8.3.4.6 Autres exemples ............................................................................................................ 164
8.3.5 Développement du diagnostic continu ...................................................................164
8.4 Entretien et réparation des pièces .................................................................... 164
8.4.1 Pièces détachées recommandées ...........................................................................164
8.4.2 Utilisation des pièces du fabricant d'équipement d'origine (FEO) .............................165
8.4.3 Mises à niveau de l'équipement interne ...................................................................165
8.5 Maintenance de l'actionneur ............................................................................ 165
8.5.1 Actionneurs à membrane ...................................................................................... 165
8.5.2 Actionneurs à piston .............................................................................................. 165
8.5.3 Garniture de la tige ................................................................................................ 166
8.5.4 Bagues de siège......................................................................................................166
8.5.4.1 Remplacer les bagues de siège ....................................................................................... 166
8.5.4.2 Raccordements : clapet/tige, bille/arbre, disque/arbre .................................................... 166
8.5.5 Réglage sur banc ...................................................................................................167
8.5.6 Course de la vanne ................................................................................................. 167
Chapitre 9 - Normes et agréments ......................................................168
9.1 Normes pertinentes aux vannes de régulation ................................................. 169
9.1.1 American Petroleum Institute (API) .........................................................................169
9.1.2 American Society of Mechanical Engineers (ASME) .................................................169
9.1.3 Comité Européen de Normalisation (CEN)...............................................................169
9.1.3.1 Normes européennes concernant les vannes industrielles............................................... 169
9.1.3.2 Normes européennes concernant les matériaux .............................................................170
10
Manuel de la vanne de régulation | Sommaire
9.1.3.3 Normes européennes concernant les brides ...................................................................170
9.1.4 Fluid Controls Institute (FCI) ...................................................................................170
9.1.5 Instrument Society of America (ISA) .......................................................................170
9.1.6 Commission Électrotechnique Internationale (CI) ................................................... 171
9.1.7 Manufacturers Standardization Society (MSS) ........................................................ 171
9.1.8 NACE International ................................................................................................. 171
9.2 Homologations des produits pour les environements (classés) dangereux ....... 172
9.2.1 Homologations et dénitions des emplacements dangereux ...................................172
9.3 Systèmes de classement .................................................................................. 172
9.3.1 Système de classe/division ...................................................................................... 172
9.3.2 Système par zone ................................................................................................... 173
9.3.3 Groupes d'équipement ........................................................................................... 174
9.3.4 Sous-groupes d'équipement ................................................................................... 174
9.3.4.1 Groupe II (communément désigné par « groupe gaz ») ................................................... 174
9.3.4.2 Groupe III (communément désigné par « groupe poussière ») ......................................... 174
9.3.5 Type de protection .................................................................................................175
9.3.5.1 Équipement électrique ................................................................................................... 175
9.3.5.2 Équipement non électrique ............................................................................................176
9.3.6 Niveau de protection .............................................................................................. 177
9.3.7 Niveau de protection de l'équipement (Equipment Protection Level, EPL) ................. 177
9.4 Code de température....................................................................................... 178
9.5 Nomenclature.................................................................................................. 179
9.5.1 Système de classe/division ...................................................................................... 179
9.5.2 Système par zone ................................................................................................... 179
9.5.3 Pratiques de câblage .............................................................................................. 179
9.5.4 Union Européenne (UE) – Directive ATEX 2014/34/EU ............................................. 179
9.6 Techniques et méthodes de protection ............................................................ 181
9.6.1 Technique anti-déagration ou anti-incendiaire .....................................................181
9.6.2 Technique à sécurité intrinsèque ............................................................................181
9.6.3 Technique non incendiaire, ou de type n ................................................................. 182
9.6.4 Sécurité augmentée ............................................................................................... 182
9.6.5 Enceinte anti-poussière .......................................................................................... 183
9.7 Valeurs des enceintes ....................................................................................... 183
Chapitre 10 - Vannes d’isolement ....................................................... 186
10.1 Types de vannes de base ................................................................................ 187
10.1.1 Robinets vannes ................................................................................................... 187
10.1.2 Robinets à soupape ..............................................................................................188
10.1.3 Clapets anti-retour ...............................................................................................191
10.1.4 Vannes de dérivation ............................................................................................192
10.1.6 Robinets-vannes à manchon ................................................................................ 193
10.1.7 Vannes à boisseau sphérique ................................................................................ 194
10.1.8 Vannes papillon ...................................................................................................194
10.1.9 Vannes à clapet....................................................................................................195
11
Manuel de la vanne de régulation | Sommaire
Chapitre 11 - Électrovannes ................................................................ 210
11.1 Électrovannes ................................................................................................ 211
Chapitre 12 - Systèmes instrumentés de sécurité ................................ 214
12.1 Sécurité et niveaux de protection................................................................... 215
12.2 Systèmes instrumentés de sécurité (SIS) ........................................................ 216
12.3 Normes de sécurité ........................................................................................ 217
12.4 Niveau d'intégrité de la sécurité (SIL) ............................................................. 217
12.5 Probabilité de défaillance sur demande .......................................................... 218
12.6 Éléments naux, essais périodiques et techniques d'essai de course partielle . 219
12.7 Essai de course partielle ................................................................................. 219
12.8 Méthode d'essai de l'élément nal en ligne .................................................... 220
12.9 Utilisation du contrôleur numérique de vanne pour l'essai de course partielle 220
12.10 Système de protection contre la surpression à haute abilité (HIPPS) ........... 221
12.11 Fonctionnalité du HIPPS .............................................................................. 221
12.12 Exigences en matière d'essais ....................................................................... 221
Chapitre 13 - Données d'ingénierie .....................................................224
13.1 Spécications standard pour le matériau de retenue de pression de la vanne . 225
13.2 Propriétés du matériau des vannes pour les composants de retenue de
la pression ............................................................................................................. 232
13.3 Constantes physiques des hydrocarbures ...................................................... 234
13.4 Rapport de chaleurs massiques (k) ................................................................. 237
13.5 Constantes physiques de différents uides ..................................................... 238
13.6 Réfrigérant 717 (ammoniac) Propriétés du liquide et de la vapeur saturée ..... 240
13.7 Propriétés de l'eau ......................................................................................... 247
13.8 Propriétés de la vapeur saturée ...................................................................... 248
13.9 Propriétés de la vapeur surchauffée ...............................................................257
Chapitre 14 - Données des conduites ..................................................266
14.1 Engagement du conduit ................................................................................ 267
14.2 Acier au carbone et acier allié - Acier inoxydable............................................. 267
14.3 Dimensions américaines desbrides de tuyauterie ........................................... 275
14.3.1 Diamètre des cercles de perçage .......................................................................... 275
14.3.2 Nombre de goujons et leur diamètre ....................................................................276
14.3.3 Diamètre de bride ................................................................................................ 277
14.3.4 Épaisseur de la bride pour les raccords de bride ..................................................... 278
14.4 Normes concernant les brides en acier moulé ................................................ 280
14.4.1 Normes sur les brides en acier moulè pour PN 10 .................................................. 280
12
Manuel de la vanne de régulation | Sommaire
14.4.2 Normes sur les brides en acier moulè pour PN 16 .................................................. 281
14.4.3 Normes sur les brides en acier moulè pour PN 25 .................................................. 282
14.4.4 Normes sur les brides en acier moulè pour PN 40 .................................................. 283
14.4.5 Normes sur les brides en acier moulè pour PN 63 .................................................. 284
14.4.6 Normes sur les brides en acier moulè pour PN 100 ................................................ 284
14.4.7 Normes sur les brides en acier moulè pour PN 160 ................................................ 285
14.4.8 Normes sur les brides en acier moulè pour PN 250 ................................................ 285
14.4.9 Normes sur les brides en acier moulè pour PN 320 ................................................ 286
14.4.10 Normes sur les brides en acier moulè pour PN 400 .............................................. 286
Chapitre 15 - Conversions et équivalences ..........................................288
15.1 Équivalents de longueur................................................................................. 289
15.2 Équivalences entre les pouces et les millimètres ............................................. 289
15.3 Équivalences entre les pouces fractionnaires et les millimètres ...................... 290
15.4 Autres équivalences entre les pouces fractionnaires et les millimètres ........... 291
15.5 Équivalents de surface ................................................................................... 293
15.6 Équivalents de volume ................................................................................... 293
15.7 Équivalents du taux de volume....................................................................... 293
15.8 Conversion de la masse de livres en kilogrammes .......................................... 294
15.9 Équivalents de pression .................................................................................. 294
15.10 Conversion de pression, de livre par pouce carré à bar ................................. 295
15.11 Formules de conversion de température ...................................................... 296
15.12 Conversions de température ........................................................................ 296
15.13 Tableaux de densité API et densité Baumé et facteurs de poids .................... 299
15.14 Autres conversions utiles ............................................................................. 301
15.15 Préxes et sufxes métriques ....................................................................... 302
Index .................................................................................................. 304
13
Chapitre 1
Introduction aux vannes de régulation
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
1.1 Qu'est-ce qu'une vanne de régulation ?
Les usines de procédé modernes utilise un
vaste réseau de boucles de contrôle pour
fabriquer un produit nal à distribuer sur le
marché. Ces boucles de contrôle sont conçues
pour garder une variable du procédé (comme
la pression, le débit, la température, etc.) dans
une plage de fonctionnement donnée, an de
garantir la qualité du produit nal. Chacune de
ces boucles reçoit et crée des interférences
internes qui portent détriment aux variables
du procédé (PV). L'interaction d'autres boucles
du réseau provoque elle aussi des interférences
qui inuent sur la variable du procédé. Voir la
Figure 1,1.
Variable à
manipuler
Vanne de
régulation
Figure 1.1 Boucle de contrôle de rétroaction
Procédé
Contrôleur
Pour réduire l'effet de ces interférences de
charge, des capteurs et transmetteurs
récoltent des informations quant à la variable
de procédé (PV) et leurs relations avec un
autre point de consigne voulu. Un contrôleur
élabore ces informations et dénit la mesure
à adopter pour ramener la variable de
procédé à la valeur qu'elle devrait avoir après
l'apparition d'une interférence de charge.
Lorsque toutes les mesures, comparaisons et
calculs ont été effectués, certains types
d'éléments de contrôle nal doivent appliquer
la stratégie sélectionnée par le contrôleur.
L'élément de contrôle nal le plus commun
dans le secteur du contrôle de procédé est la
vanne de régulation. La vanne de régulation
gère un uide qui coule, comme le gaz, la
vapeur, l'eau ou des produits chimiques, an
de compenser les interférences de charge et
de maintenir la variable de procédé régulée à
une valeur la plus proche possible du point de
consigne voulu.
Variable
contrôlée
Capteur
Émetteur
La vanne de régulation est un élément
essentiel de la boucle de contrôle. Un grand
nombre de personnes parlent de vannes de
régulation pour désigner en réalité l'ensemble
de régulation. Généralement, l'ensemble de
régulation contient le corps de vanne,
l'équipement interne, un actionneur qui
alimente le mouvement qui permet d'utiliser
la vanne, et un ensemble d'accessoires de
vanne comme les transducteurs, les
régulateurs de pression d'alimentation, les
opérateurs manuels, les limiteurs ou les ns
de course.
Il existe deux types de vannes de régulation,
en fonction de l'action de l'obturateur :
celui-ci peut monter et descendre sur la tige
ou être rotatif. Les vannes à tige montante,
comme illustrées aux Figures 1.2 et 1.3,
utilisent un mouvement linéaire pour
déplacer un obturateur sur ou hors d'une
portée d'étanchéité. Les vannes à tige
montante, comme illustrées aux Figures 1.13
et 1.17, utilisent un mouvement linéaire pour
déplacer un obturateur sur ou hors d'une
portée d'étanchéité.
1.2 Terminologie liée aux vannes de régulation à tige montante
La terminologie suivante s'applique aux
caractéristiques physiques et fonctionnelles
des vannes de régulation à tige montante
équipées d'une membrane ou d'actionneurs à
piston. Certains termes, et en particulier ceux
qui font référence aux actionneurs, sont
également applicables aux vannes de
régulation rotatives. Bon nombre des
dénitions présentées sont conformes à la
Terminologie des vannes de régulation ANSI/
ISA-75.05.01, et elles comprennent
également d'autres termes communs. Pour
les termes plus complexes, une explication
supplémentaire est proposée. Les sections
supplémentaires de ce chapitre suivent cette
terminologie spécique pour les vannes de
régulation rotatives, le contrôle de procédé
général, ainsi que les fonctions et les
caractéristiques d'une vanne de régulation.
15
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
Force de la tige de l'actionneur : force nette
d'un actionneur disponible pour l'actionnement réel du clapet de la vanne, en référence
à la course de la vanne.
Vanne d'équerre : conception d'une vanne
selon laquelle la voie d'entrée et la voie de
sortie sont perpendiculaires l'une à l'autre.
Voir aussi Robinet à soupape.
Figure 1.2 Vanne de régulation à tige montante
1. C h a p e a u
2. Boîte à garniture
3. Cage ou siège
Retenue de
bague
4. Tige de vanne
1
2
3
6
5. Clapet de vanne
6. Corps de vanne
7. Bague de siège
8. P a s s a g e
4
5
Figure 1.4 Vanne d'équerre
Chapeau à soufet : chapeau qui utilise un
soufet pour assurer l'étanchéité aux fuites
autour de la tige de l'obturateur. Voir la
Figure 1,5.
Chapeau : partie de la vanne qui contient la
boîte à garniture et le joint de la tige ; il
permet de guider la tige de vanne. Il constitue
la principale ouverture de la cavité du corps
7
8
pour l'assemblage des pièces internes, et peut
également faire partie intégrante du corps de
vanne. Il peut permettre de raccorder l'actionneur au corps de vanne. Les chapeaux sont
généralement vissés, leté, soudés, soudés
Figure 1.3 Vanne de régulation à tige montante
Ressort de l'actionneur : ressort ou groupe
de ressorts qui sont englobés dans l'arcade, le
boîtier de l'actionneur ou le cylindre du
piston, et qui ont pour fonction de déplacer la
tige d'actionneur dans le sens opposé à celui
qui est généré par la pression d'alimentation.
Tige de l'actionneur : pièce qui relie
l'actionneur à la tige de vanne et transmet le
mouvement (la force) de l'actionneur à la
vanne.
Rallonge de tige d'actionneur : rallonge de
la tige d'actionneur à piston qui permet de
transmettre le mouvement du piston au
sous pression ou ils peuvent faire partie
intégrante du corps. Ce terme est souvent
utilisé pour désigner le chapeau et les
garnitures dont il est équipé. Il serait plus
approprié de désigner ce groupe de pièces
comme l'ensemble chapeau.
Ensemble chapeau (communément appelé
Chapeau et plus précisément Ensemble
chapeau) : ensemble comprenant la pièce à
travers laquelle la tige de vanne se déplace et
qui assure également l'étanchéité aux fuites
le long de la tige. Il permet généralement
d'installer l'actionneur et de charger
l'ensemble de garnitures, tout en maintenant
le bon alignement du clapet sur le reste de
l'ensemble de régulation. Voir la Figure 1,6.
positionneur de vanne.
16
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
1. Chapeau
1
2
3
4
5
Figure 1.5 Chapeau à soufet
1
2
3
4
Figure 1.6 Ensemble chapeau
2. Garniture
3. Boîte à garniture
4. Soufet
5. Tige de vanne
1. Chapeau
2. Garniture
3. Boîte à garniture
4. Tige de vanne
Couvercle inférieur : pièce qui ferme le corps
de vanne en face de l'ouverture du chapeau.
Elle peut comprendre une rondelle de guidage
et/ou permettre d'inverser l'action de la vanne.
Fouloir : dispositif qui retient et/ou guide les
pièces mobiles telles que les tiges de vanne et
les clapets.
Cage : partie de l'équipement interne de la
vanne qui entoure l'obturateur et permet de
caractériser un débit et/ou la portée
d’étanchéité. Elle assure également la
stabilité, le guidage, l'équilibre, l'alignement,
et facilite l'assemblage d'autres pièces sur
l'équipement interne de la vanne. Les parois
de la cage comprennent des ouvertures qui
déterminent généralement les caractéristiques du débit de la vanne de régulation. Voir
la gure 1.7.
Obturateur : partie mobile de la vanne qui
est placée dans le débit an de le moduler à
travers la vanne.
Guide de l'obturateur : partie de l'obturateur
qui aligne son mouvement dans une cage,
une bague de siège (guidage par le passage),
un chapeau, un couvercle inférieur, une tige,
ou deux de ces éléments.
Cylindre : chambre d'un actionneur à piston
dans laquelle le piston se déplace.
Joint d'étanchéité du cylindre : élément
d'étanchéité posé au point de raccordement entre le cylindre de l'actionneur à
piston et l'arcade.
Membrane :
élément exible, réactif à la
pression, qui transmet de la force à la
plaque de membrane et à la tige d'action
-
neur.
Actionneur de membrane : dispositif
actionné par le uide dans lequel ce dernier
(généralement de l'air comprimé, voir
Pression d'alimentation) agit sur un
composant exible (la membrane), pour
produire une force qui permet d'actionner
l'obturateur.
Boîte à membrane : logement constitué
d'une section supérieure et d'une section
inférieure qui permet de retenir une
membrane et de former une ou deux
chambres de pression.
Figure 1.7 Cages (de gauche à droite) : linéaire, égal pourcentage, ouverture rapide
17
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
Plaque de membrane : plaque rigide et
concentrique par rapport à la membrane
qui permet de transmettre une force à la
tige d'actionneur.
Actionneur à action directe : actionneur
dont la tige se rallonge en fonction de
l'augmentation de la pression d'alimenta
-
tion : Voir la Figure 1,9.
Extension de chapeau : chapeau dont les
dimensions entre la boîte à garniture et la
bride du chapeau sont plus importantes, de
façon à ce qu'il soit adapté au service chaud
ou froid.
Figure 1.8 Robinet à soupape à trois voies
1
3
Robinet à soupape : vanne équipée d'un
obturateur à mouvement linéaire, à un
passage ou plus, et d'un corps qui se
distingue par la forme sphérique de sa
cavité autour de la région du passage. Les
robinets à soupape peuvent plus précisément se distinguer en : deux passages une
voie (Figure 1.3) ; deux passages deux
voies ; d'équerre ou à trois passages
(Figure 1.8).
Pression d'alimentation : le uide (généralement de l'air comprimé) appliqué sur la
membrane ou le piston dans un actionneur
pneumatique.
Vanne désaxée : conception de vanne dont
les raccordements d'entrée et de sortie se
trouvent sur plusieurs plans, mais à 180
degrés l'un par rapport à l'autre.
2
4
5
6
7
8
10
Figure 1.9 Actionneur à action directe
18
1. Pression d'alimentation Connexion
2. Boîte à membrane :
3. Membrane
4. Plaque de membrane
5. Ressort de l'actionneur
6. Tige de l'ac tionneur
7. Siège du ressort
9
11
8. Tendeur de ressort
9. Connecteur de tige
10. T ige de vanne
11. Arcade
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
Boîte à garniture (ensemble) : partie de
l'ensemble chapeau utilisée pour assurer
l'étanchéité aux fuites autour de la tige de
l'obturateur. L'ensemble complet de la boîte à
garniture comprend les différentes combinaisons de certains des composants suivants (ou
tous) : garniture, support de garniture, écrou
de garniture, lanterne, ressort de garniture,
bride de garniture, goujons et boulons de la
bride de garniture, écrous de la bride de
garniture, bague de garniture, joint racleur de
la garniture, feutre du joint racleur, ressorts
Belleville, bague anti-extrusion. Voir la
Figure 1,11.
Piston : élément rigide, réactif à la pression,
qui transmet la force à la tige d'actionneur à
piston.
1
2
3
4
6
Figure 1.10 Actionneur à piston
5
1. Pression
d’alimentation
Connexion
2. Piston
3. Joint de piston
7
4. Cylindre
5. Joint d'étanchéité du
cylindre :
6. Rondelle
d'étanchéité
7. Connecteur de tige
Actionneur à piston : dispositif actionné par
un uide (généralement de l'air comprimé)
qui agit sur un piston mobile an de donner le
mouvement de la tige d'actionneur et de
générer la force d'appui à la fermeture. Les
actionneurs à piston sont classés en deux
catégories : à double effet, an de permettre
à la totalité de la puissance de se développer
dans les deux sens, et à ressort de sécurité, ce
qui permet à l'actionneur de déplacer la
vanne dans le sens de la course en cas de
perte de puissance. Voir la gure 1.10.
Passage : l'orice qui permet de réguler le
débit à travers la vanne de régulation.
Bague de retenue : bague à encoche utilisée
pour maintenir une bride détachable sur le
corps de la vanne.
Actionneur à action inversée : actionneur
dont la tige se rallonge en fonction de
l'augmentation de la pression d'alimentation :
Les actionneurs à action inversés sont munis
d'une rondelle d'étanchéité à l'extrémité
supérieure de l'arcade, ce qui évite les fuites
de la pression d'alimentation le long de la tige
d'actionneur. Voir la Figure 1,12.
Gaine en caoutchouc : dispositif de
protection qui évite que des corps étrangers
ne pénètrent dans la rondelle d'étanchéité de
l'actionneur à piston et ne l'endommagent.
Rondelled'étanchéité : rondelles supérieure
et inférieure qui assurent l'étanchéité aux
fuites du cylindre de l'actionneur à piston. Des
joints toriques en caoutchouc synthétique
sont placés dans les rondelles an d'assurer
l'étanchéité du cylindre, de la tige d'actionneur
et de la rallonge de tige d'actionneur.
7
8
Figure 1.11 Garniture
1
2
3
4
5
6
3
4
5
9
Garniture en PTFE
1. Segment racleur
supérieur
2. Suppor t de garniture
3. Adaptateur femelle
4. Bague en V
5. Adaptateur mâle
6. Lanterne
7. Rondelle
8. Ressor t
9. Bague de
garniture/Segment
racleurinférieur
1
2
4
1
3
1
2
1
Garniture en graphite
1. Anneau en
lament
2. Anneau laminé
3. Lanterne
4. Rondelle en zinc
4
4
19
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
Siège : surface de contact entre l'obturateur
et sa surface d'appui qui garantit l'étanchéité
de la vanne.
Effort sur le siège : force de contact nette
entre l'obturateur et le siège aux conditions
statiques établies. Dans la pratique, la
sélection d'un actionneur pour une vanne de
régulation donnée sera basée sur la valeur de
la force nécessaire à contrecarrer le déséquilibre statique de la tige et dynamique avec
une tolérance admise pour l'effort sur le siège
adéquat.
Bague de siège : partie de l'ensemble du
corps de vanne qui assure la portée d'étanchéité de l'obturateur et qui peut constituer
une partie de l'orice de contrôle du débit.
Bride séparable : bride à placer sur le
raccordement de débit d'un corps de vanne.
Elle est généralement maintenue en place à
l'aide d'une bague de retenue.
Tendeur de ressort : un raccord, généralement leté et vissé sur la tige d'actionneur ou
sur l'arcade, qui permet de réguler la
compression du ressort (voir le réglage sur
banc dans les Fonctions et caractéristiques de
la vanne de régulation et dans la Terminologie
des caractéristiques).
Siège du ressort : plaque qui permet de
garder le ressort en position et de fournir une
surface plane pour le contact avec le tendeur
de ressort.
Déséquilibre statique : force nette produite
sur la tige de vanne par la pression du uide
de procédé qui agit sur l'obturateur et la tige
lorsque le uide est au repos et aux conditions de pression indiquées.
Connecteur de tige : dispositif qui relie la
tige d'actionneur à la tige de vanne.
Équipement interne : les composants
internes de la vanne, qui modulent le débit du
uide contrôlé. Dans un robinet à soupape,
l'équipement interne comprend généralement l'obturateur, la bague de siège, la cage,
la tige et la goupille de tige.
Équipement interne à siège souple :
équipement interne de vanne où un
élastomère, du plastique ou tout autre
matériau hautement déformable est utilisé
pour le composant de fermeture ou la bague
de siège an d'assurer l'étanchéité complète
aux forces minimales de l'actionneur.
3
4
1
6
7
8
10
11
Figure 1.12 Actionneur à action directe
20
1. Pression d'alimentation Connexion
2. Boîte à membrane :
3. Membrane
2
4. Plaque de membrane
5
9
12
5. Rondelle d'étanchéité
6. Ressort de l'actionneur
7. Tige de l'ac tionneur
8. Siège du ressort
9. Tendeur de ressort
10. Connec teur de tige
11. T ige de vanne
12. Arcade :
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
Corps de vanne : limite de pression principale
de la vanne, qui constitue également les
extrémités de raccordement des conduites, le
passage du débit de uide, sur laquelle
reposent les portées d'étanchéité et l'obturateur de la vanne. Les conceptions les plus
communes de corps de vanne comprennent :
les corps de vanne à une voie qui ont un
passage et un clapet de vanne, les corps de
vanne à deux voies qui ont deux passages et un
clapet de vanne, les corps de vanne à deux
voies avec deux raccords de débit (une entrée
et une sortie), les vannes à trois voies à trois
passages de débit (deux entrées et une sortie
pour la convergence et le mélange des débits,
ou une entrée et deux sorties, pour la
séparation et la répartition). Le terme « corps
de vanne », ou simplement « corps » est
souvent utilisé pour désigner le corps de la
vanne, l'ensemble chapeau et l'équipement
interne ensemble. Il serait plus approprié de
désigner cet ensemble de composants par le
terme « ensemble du corps de vanne ».
Ensemble du corps de vanne (communé-
ment Corps de vanne ou Vanne, plus précisément Ensemble du corps de vanne) : ensemble
constitué du corps de vanne, de l'ensemble
chapeau, du couvercle inférieur (s'il est
employé) et des éléments de l'équipement
interne. L'équipement interne comprend
l'obturateur, qui ouvre, ferme ou obstrue
partiellement un ou plusieurs passages.
Clapet de vanne (Clapet): terme souvent
utilisé pour désigner l'obturateur d'une vanne
à tige montante.
Tige de vanne : sur une vanne à mouvement
linéaire, élément qui raccorde la tige
d'actionneur à l'obturateur.
Arcade : structure qui relie de manière rigide
l'unité d'alimentation de l'actionneur à la
vanne.
1.3 Terminologie liée aux vannes de régulation rotatives
La terminologie suivante s'applique aux
caractéristiques physiques et fonctionnelles
des vannes de régulation à tige montante
équipées d'une membrane ou d'actionneurs à
piston. Dans les vannes rotatives, la fonction
des éléments de fermeture (comme les
boisseaux, les disques, les clapets excentrés,
etc.) est comparable à celle du clapet dans
une vanne de régulation à tige montante. En
d'autres termes, en tournant ils modient la
taille et la forme du débit en ouvrant plus ou
moins la zone d'étanchéité an d'y laisser
passer le uide. Bon nombre des dénitions
présentées sont conformes à la Terminologie
des vannes de régulation ISA S75.05, et elles
comprennent également d'autres termes
communs. Les termes qui font référence aux
actionneurs sont également adaptés aux
vannes de régulation rotatives. Pour les
termes plus complexes, une explication
supplémentaire est proposée. Les sections
supplémentaires de ce chapitre suivent cette
terminologie spécique pour le contrôle
général du débit, ainsi que pour les fonctions
et les caractéristiques d'une vanne de
régulation.
Figure 1.13 Vanne de régulation rotative
Levier d'actionneur : bras xé à l'arbre de la
vanne rotative an de convertir le mouvement linéaire de la tige d'actionneur en force
rotative (couple) et donc de mettre le disque
ou la bille d'une vanne rotative en place. Le
levier est normalement relié de manière
positive à l'élément rotatif par des cannelures
de tolérance fermées ou par d'autres moyens
qui permettent de minimiser le jeu et de
perdre le mouvement.
21
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
Vanne à boisseau sphérique : l'obturateur
de fermeture du débit des vannes de
régulation rotatives comprend une bille
complète traversée par un passage de débit
cylindrique. Le passage du débit correspond
au diamètre du conduit.
Vanne à boisseau sphérique segmenté :
l'obturateur du débit des vannes de régulation rotatives comprend une bille partielle
traversée par un passage de débit.
Figure 1.14 Vanne à boisseau sphérique segmenté
Vanne à boisseau sphérique à encoche en
V : il s'agit du type le plus commun de vanne
de régulation à boisseau sphérique segmenté. La bille à encoche en V comprend une bille
partielle dont la surface est polie ou plaquée,
qui tourne contre le joint d'étanchéité à
travers la plage de la course. L'encoche en
forme de V pratiquée dans la bille assure une
grande marge de réglage théorique et
produit un débit à égal pourcentage.
Figure 1.15 Vanne à boisseau sphérique segmenté
Disque conventionnel : obturateur de
fermeture du débit symétrique utilisé dans les
modèles de vannes papillons rotatives les plus
communs. Les couples hautement dynamiques limitent normalement les disques
conventionnels à une rotation maximum de
60 degrés en conditions d'étranglement.
Disque à prol dynamique : disque d'une
vanne papillon conçu pour réduire le couple
dynamique par grands incréments de la
rotation, ce qui le rend adapté aux conditions
d'étranglement à une rotation du disque
allant jusqu'à 90 degrés.
Disque excentré : nom commun de la
conception de vanne selon laquelle le
positionnement excentré de l'arbre de vanne/
des raccords de disque porte le disque à
suivre une course légèrement décentrée lors
de l'ouverture. Cela permet au disque de ne
pas entrer en contact avec le joint lorsqu'il est
ouvert, ce qui réduit le frottement et donc
l'usure.
Figure 1.16 Vanne à disque excentré
Vanne sans bride : type de vanne commun
dans les vannes de régulation rotatives. Les
vannes sans bride sont maintenues entre des
brides de classe ANSI/ASME par de longs
boulons traversants.
Clapet excentré : type de vanne de
régulation rotative munie d'un clapet rotatif
excentré qui s'engage sur et hors du siège, ce
qui réduit la friction et l'usure. Ce type de
vanne est adapté aux applications où elles
sont soumises à l'érosion.
Débit inverse : débit côté arbre/moyeu à
l'arrière du disque, de la bille ou du clapet.
Certaines vannes de régulation rotatives
peuvent gérer de la même manière le débit
dans les deux sens. D'autres conceptions
rotatives pourraient nécessiter une modication de la liaison de l'actionneur pour pouvoir
gérer le débit inverse.
22
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
Roulement d'embout de bielle : raccorde-
ment souvent utilisé entre la tige d'actionneur
et le levier d'actionneur pour faciliter la
conversion de la poussée linéaire de
l'actionneur en force rotative (couple) avec un
minimum de perte de mouvement.
L'utilisation d'un actionneur alternatif
standard sur un corps de vanne rotative
nécessite généralement une liaison avec un
roulement d'embout de bielle. Toutefois, la
sélection d'un actionneur spécialement conçu
pour le fonctionnement de la vanne rotative
ne requiert que l'un de ces roulements et
réduit donc la perte de mouvement.
Vanne de régulation rotative : type de
vanne dont l'obturateur de fermeture du
débit (bille complète, bille partielle, disque ou
clapet) pivote dans le débit an de contrôler
la capacité de la vanne. Voir la Figure 1,17.
Joint d’étanchéité : partie de l'ensemble de
régulation rotative qui correspond à la bague
de siège d'un robinet à soupape. Le positionnement du disque ou de la bille sur le joint
d'étanchéité détermine la zone du débit et la
capacité de l'unité à un incrément donné de la
course de la rotation.
Arbre : partie de l'ensemble de régulation
rotatif qui correspond à la bague de siège
d'un robinet à soupape. La rotation de l'arbre
positionne le disque ou la bille dans le débit et
contrôle le débit à travers la vanne.
Joint à glissement : joint du cylindre inférieur
d'un actionneur pneumatique à piston conçu
pour le fonctionnement de la vanne rotative.
Ce joint permet à la tige de l'actionneur de se
déplacer à la verticale et à l'horizontale sans
perte de pression d'alimentation du cylindre
inférieur, pour le roulement d'embout de
bielle.
Débit standard : pour les vannes de
régulation rotatives équipées de joint
d'étanchéité ou de bague de débit séparé(e),
il s'agit du sens du débit dans lequel le uide
entre dans le corps de la vanne à travers le
conduit adjacent au joint d'étanchéité et sort
sur le côté opposé au joint d'étanchéité.
Parfois appelé débit avant ou débit par l'avant
de l'obturateur. Voir aussi Débit inverse.
Montage à tourillon : type de montage du
disque ou de la bille sur l'arbre de vanne ou
sur l'arbre d'embout avec deux roulements
diamétralement opposés.
5
13
14
Figure 1.17 Vanne de régulation rotative
11
1
3
8
10
12
9
2
4
6
7
1. Pression d’alimentation
Connexion
2. Boîte à membrane
3. Membrane
4. Plaque de membrane
5. Ressor t
6. Tige de l'ac tionneur
7. Levier
8. A r b r e
9. Butée de course
10. Garniture
11. Disque
12. C o r p s
13. J o i n t
14. Bague de maintien
du joint
23
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
1.4 Terminologiedes fonctions et des caractéristiques des vannes de régulation
Réglage sur banc : procédure d'étalonnage
d'un ressort d'actionneur an qu'il puisse
utiliser la plage de pression nécessaire à faire
exécuter à la vanne sa course nominale
complète (voir Plage de pression inhérente de
la membrane).
Capacité : quantité de débit à travers une
vanne (C
Reux : débit inférieur au débit minimum
contrôlable qui s'écoule lorsque l'obturateur
n'est pas entièrement en place.
Plagede pression de la membrane :
différence entre les valeurs haute et basse de
la plage de pression d'alimentation de la
membrane.
Actionneur double effet : un actionneur
pour lequel la puissance pneumatique,
hydraulique ou électrique est fournie dans les
deux sens.
Déséquilibre dynamique : force nette
exercée sur un clapet de vanne à une position
ouverte indiquée, quelle qu'elle soit, par la
pression du uide de procédé qui agit sur lui.
Surface utile : dans un actionneur, la partie
de la surface de la membrane ou du piston
qui exerce une force sur la tige. la surface utile
d'une membrane peut changer selon sa
course ; elle atteint généralement son
maximum au début de la plage de course et
son minimum à la n de celle-ci. Les
diaphragmes moulés ont un changement de
surface utile moindre que les diaphragmes à
feuille plate, c'est pourquoi ils sont conseillés.
Fermé par manque d'énergie : état dans
lequel l'obturateur de la vanne se déplace vers
la position fermée en cas de coupure de la
source d'énergie d'actionnement.
Ouvert par manque d'énergie : état dans
lequel l'obturateur de la vanne se déplace vers
la position fermée en cas de coupure de la
source d'énergie d'actionnement.
or Kv), à des conditions données.
v
À sûreté intégrée : caractéristique de la
vanne et de son actionneur selon laquelle la
perte d'énergie d'actionnement provoque la
fermeture complète, l'ouverture complète ou
le maintien de l'obturateur à sa dernière
position (celle qui a été dénie comme
nécessaire pour protéger le procédé et
l'équipement) ; cette action peut engager les
commandes auxiliaires branchées à
l'actionneur.
Caractéristique de débit : rapport entre le
débit qui traverse la vanne et le pourcentage
de la course nominale lorsque ce dernier varie
de 0 à 100%. Ce terme doit toujours être
désigné comme la caractéristique de débit
inhérente ou la caractéristique du débit
installé (voir les dénitions de la section
Terminologie du contrôle du procédé).
Coefcient de débit (C
pertinente à la géométrie de la vanne pour
) : constante
v
une course donnée, qui peut être utilisée
pour établir la capacité du débit. Il s'agit du
nombre de gallons américains d'eau par minute à 16°C (60°F) qui s'écoule à travers une
vanne avec une baisse de pression d'une livre
carrée par pouce carré.
Vanne à récupération rapide : conception
de vanne qui dissipe relativement peu
d'énergie de vapeur du débit, grâce aux
prols internes simples et aux turbulences
minimales du débit. La pression en aval de la
Vena Contracta de la vanne revient donc à un
pourcentage élevé de sa valeur en entrée. Les
distributeurs à deux voies, comme les vannes
à boisseau sphérique rotatives, sont des
vannes à récupération rapide typiques.
Plage de pressioninhérente de la
membrane : Les valeurs de pression faibles et
élevées appliquées à la membrane an de
générer la course nominale du clapet de la
vanne avec la pression atmosphérique du
corps de vanne. Cette plage est souvent appelée Plage réglée sur banc, car il s'agit de la
plage sur laquelle la vanne courra lorsqu'elle
sera réglée sur l'établi.
Caractéristiques de débit inhérentes :
rapport entre le débit et la course de
l'obturateur lorsqu'elle se déplace de la
position fermée à la course nominale avec
une chute de pression constante à travers la
vanne.
24
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
Plage de pressioninhérente de la
membrane : Les valeurs de pression faibles et
élevées appliquées à la membrane an de
générer la course nominale du clapet de la
vanne avec la pression atmosphérique du
corps de vanne. Sous l'effet des forces qui
agissent sur l'obturateur, la plage de pression
inhérente de la membrane peut être
différente de la plage de pression installée de
la membrane.
Caractéristiques du débit installé : rapport
entre le débit et la course de l'obturateur
lorsqu'elle se déplace de la position fermée à
la course nominale avec une chute de
pression constante à travers la vanne.
Vanne à faible récupération conception de
vanne qui dissipe une quantité considérable
d'énergie de vapeur du débit sous l'effet des
turbulences provoquées par les prols du
chemin du débit. Par conséquent, le
pourcentage de récupération de la pression
en aval de la Vena Contracta de la vanne est
inférieur à sa valeur en entrée par rapport au
cas d'une vanne dont le chemin du débit est
plus linéaire. Bien que les différentes
conceptions varient, les robinets à soupape
ont généralement une moindre capacité de
récupération de la basse pression.
Caractéristiques paraboliques du débit
modié : caractéristique de débit inhérente
qui fournit une caractéristique à égal
pourcentage lorsque la course de l'obturateur
est faible et une caractéristique quasiment
linéaire pour les portions supérieures de la
course de l'obturateur.
Vanne normalement fermée : voir Fermé
par manque d'énergie.
Vanne normalement ouverte : voir Ouvert
par manque d'énergie.
Conception PDTC (Push-Down-to-Close,
enfoncer pour fermer) : robinet à soupape
dont l'obturateur est situé entre l'actionneur
et la bague de siège, de façon à ce que la
rallonge de la tige d'actionneur agisse sur
l'obturateur en le poussant vers la bague de
siège jusqu'à fermer la vanne. Ce terme peut
également être appliqué aux vannes rotatives
dont la rallonge linéaire de la tige d'actionneur agit sur la bille ou le disque en la/le
poussant en position fermée. Également dite
À action directe.
Construction PDTO (Push-Down-to-Open,
enfoncer pour ouvrir) : robinet à soupape
dont l'obturateur est situé entre l'actionneur
et la bague de siège, de façon à ce que la
rallonge de la tige d'actionneur agisse sur
l'obturateur en le poussant vers la bague de
siège jusqu'à fermer la vanne. Ce terme peut
également être appliqué aux vannes rotatives
dont la rallonge linéaire de la tige d'actionneur agit sur la bille ou le disque en la/le
poussant en position ouverte. Également dite
À action inverse.
Marge de réglage théorique : le taux du
plus grand coefcient de débit (C
au plus petit coefcient de débit (Cv ou Kv)
ou Kv)
v
auquel l'écart avec la caractéristique du débit
spéciée ne dépasse pas les limites indiquées.
Une vanne de régulation qui effectue correctement sa fonction de régulation lorsque le
débit augmente à 100 fois le débit minimum
contrôlable a une marge de réglage théorique
de 100 à 1. La marge de réglage théorique
peut également être exprimée comme le
taux entre les débits maximum et minimum
contrôlables.
Coefcient de débit nominal (C
cient de débit (Cv) de la vanne à la course
) : Le coef-
v
nominale.
Course nominale : La distance du mouve-
ment de l'obturateur entre la position fermée
à la position entièrement ouverte nominale.
La position entièrement ouverte nominale est
l'ouverture maximum recommandée par les
fabricants.
Coefcient de débit relatif (C
coefcient de débit (Cv) pour une course
) : Le taux du
v
donnée par rapport au coefcient de débit
(Cv) pour la course nominale.
Fuite au siège : quantité de uide qui passe à
travers une vanne lorsque celle-ci est
entièrement fermée et que l'effort sur le siège
maximum disponible est appliqué, à une
pression différentielle et une température
spéciées.
Raideur du ressort (K
force par changement d'unité dans la
) : le changement de
s
longueur d'un ressort. Dans les actionneurs
de membrane, la raideur du ressort est
généralement indiquée en livres de force par
pouces de compression.
25
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
Vena Contracta : partie d'un débit dans
laquelle la vitesse du uide est à son
maximum et la pression statique du uide
ainsi que la surface transversale sont au
minimum. Dans une vanne de régulation, la
Vena Contracta se trouve généralement juste
en aval de la restriction physique réelle.
1.5 Terminologie du contrôle du procédé
Les termes et dénitions ci-dessous, qui ne
sont pas mentionnés ci-dessus, sont souvent
rencontrés dans le domaine des vannes de
régulation, de l'instrumentation et des
accessoires. Certains termes, indiqués par un
astérisque (*), sont issus de la norme ISA,
Process Instrumentation Terminology
(Terminologie de l'instrumentation de
procédé), ISA 51.1. D'autres termes très
utilisés dans le domaine des vannes de
régulation sont également présentés.
Accessoire : dispositif monté sur un
ensemble de régulation an de compléter
ses différentes fonctions ou de produire les
actions souhaitées, en particulier pour l'actionnement. (ex. positionneurs, régulateurs
de pression d'alimentation, électrovannes,
interrupteurs de n de course, etc.).
Actionneur* : dispositif pneumatique,
hydraulique ou électrique qui alimente et
actionne une vanne ouverte ou fermée.
Ensemble actionneur : un actionneur et ses
accessoires qui constituent une unité
fonctionnelle complète.
ANSI : abréviation de American National
Standards Institute.
API : abréviation de American Petroleum
Institute.
ASME : abréviation de American Society of
Mechanical Engineers.
ASTM : désigne l'American Society for Testing
and Materials. Le domaine d'application de
cette organisation étant devenu international,
son nom a été transformé en ASTM International. ASTM n'est plus une abréviation.
Système de contrôle automatique* :
système de contrôle qui travaille sans
intervention humaine.
Jeu entre-dents : forme de bande morte
générée par une discontinuité temporaire
entre l'entrée et la sortie d'un dispositif
lorsque l'entrée du dispositif change de
direction. (par ex. un raccord mécanique
lâche ou desserré).
Diagramme de Bode* : graphique représentant les valeurs du taux d'amplitude et de
l'angle de phase sur une base de fréquence
pour la fonction de transfert. Il s'agit de la
forme la plus commune de représentation
graphique des données de réponse de la
fréquence.
Courbe d'étalonnage* : représentation
graphique du rapport d'étalonnage. Sortie
d'un dispositif en état de veille représentée
sous forme de fonction de l'entrée en état de
veille. La courbe est généralement représentée comme le pourcentage de l'étendue de
sortie par rapport au pourcentage de
l'étendue d'entrée.
Cycle d'étalonnage* : l'application de valeurs
connues de la variable mesurée et l'enregistrement des valeurs correspondantes des
données de sortie lues sur la plage de
l'instrument, dans le sens ascendant et
descendant. Une courbe d'étalonnage
obtenue en variant l'entrée d'un dispositif
dans le sens croissant et décroissant. Il est
généralement indiqué comme le pourcentage de l'étendue de la sortie et il fournit une
mesure de l'hystérésis.
Capacité*(vanne) : quantité de débit à
travers une vanne (C
données.
), à des conditions
v
Boucle fermée : l'interconnexion des
composants du contrôle de procédé de telle
façon que les informations pertinentes à la
variable de procédé est constamment
surveillée par un point de consigne du
contrôleur an d'appliquer des corrections
automatiques continues à la variable de
procédé.
Obturateur : élément de l'équipement
interne (également appelé clapet, disque,
vanne à boisseau sphérique segmenté ou
boisseau sphérique à passage plein) employé
pour moduler le débit dans une vanne de
régulation.
26
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
Contrôleur : dispositif qui travaille automatiquement, en utilisant un algorithme donné,
an de réguler une variable contrôlée.
L'entrée du contrôleur reçoit les informations
concernant l'état de la variable de procédé et
génère un signal de sortie approprié à
l'élément de contrôle nal.
Boucle de contrôle : Voir Boucle fermée ou
Boucle ouverte.
Plage de contrôle : plage de la course de la
vanne sur laquelle une vanne de régulation
peut maintenir le gain installé de la vanne
entre les valeurs normalisées de 0,5 et 2,0.
Ensemble de régulation : dispositif utilisé
pour moduler le débit de uide en variant la
taille du passage du débit selon les indications
d'un signal transmis par un contrôleur.
Bande morte : phénomène général
applicable à tout dispositif où la plage à
travers laquelle un signal d'entrée peut être
modié, en inversant le sens, sans effectuer
de changement visible du signal de sortie.
Pour les vannes de régulation, la sortie du
contrôleur (CO) est l'entrée de l'ensemble de
la vanne et la variable de procédé (PV) est la
sortie, comme illustré à la Figure 1.18.
Lorsque l'on parle de bande morte, il est
essentiel que les variables d'entrée et de
sortie soient identiées, et que des essais
quantiables soient effectués à pleine charge.
La bande morte est généralement exprimée
en pourcentage de l'étendue d'entrée.
100%
Variable de procédé
100%
Sortie de contrôleur
Figure 1.18 Bande morte
Temps mort : intervalle de temps (Td)
pendant lequel aucune réponse du système
n'est relevée après une petite entrée
(généralement 0,25% - 5%). Cette durée est le
temps qui s'écoule entre le moment où
l'entrée est lancée et le moment ou la
première réponse détectable du système est
relevée. Le temps mort peut s'appliquer à
l'ensemble de vanne ou à l'ensemble du
procédé. Voir T63.
Enthalpie : quantité thermodynamique qui
correspond à la somme de l'énergie interne
d'un corps et du produit de son volume
multiplié par la pression : H = U + pV.
Également appelé Teneur en chaleur.
Entropie : mesure théorique de l'énergie qui
ne peut pas être transformée en action
mécanique dans un système thermodynamique.
Caractéristique à égal pourcentage* :
caractéristique de débit inhérente qui, pour
les incréments égaux de la course nominale,
fournira idéalement les changements à égal
pourcentage du coefcient de débit (C
partir de la valeur Cv existante.
) à
v
Signal de retour* : signal qui revient après la
mesure d'une variable contrôlée directement.
Pour une vanne de régulation équipée de
positionneur, le signal de retour constitue
généralement une indication de la position de
la tige de l'obturateur qui est ramenée vers le
positionneur.
FCI : abréviation de Fluid Controls Institute.
Fournit des normes et du matériel instructif
an d'aider les acheteurs et les utilisateurs à
comprendre et utiliser l'équipement de
régulation du uide et de conditionnement.
Élément de contrôle nal : dispositif qui met
en œuvre la stratégie de contrôle dénie par
la sortie d'un contrôleur. Si cet élément de
contrôle nal peut prendre différentes formes
(amortisseurs, interrupteurs marche/arrêt,
etc.), le plus commun dans le secteur est
aujourd'hui l'ensemble de régulation. Les
vannes de régulation modulent le débit du
uide (gaz, vapeur, eau, produits chimiques,
etc.) an de compenser les interférences de
charge et de maintenir la variable de procédé
régulée le plus proche possible du point de
consigne.
27
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
Premier ordre : ce terme fait référence au
rapport dynamique entre l'entrée et la sortie
d'un dispositif. Les systèmes de premier ordre
ne contiennent qu'un dispositif de stockage
de l'énergie, et le rapport dynamique
transitoire entre l'entrée et la sortie est
caractérisé par un comportement exponentiel.
Caractéristique de réponse amplitude-fréquence* : rapport en fonction de la
fréquence de l'amplitude et de la phase entre
les entrées sinusoïdales à l'état de veille et les
sorties sinusoïdales fondamentales qui en
sont le résultat. L'amplitude de sortie et le
changement de phase sont observés comme
des fonctions de la fréquence d'essai en
entrée et utilisés pour décrire le comportement dynamique du dispositif de régulation.
Friction : force qui tend à s'opposer au
mouvement relatif entre deux surfaces en
contact. La force associée est une fonction de
la force normale qui maintient ces deux
surfaces l'une contre l'autre et la nature
caractéristique des deux surfaces. La friction
a deux composant s : la friction statique et la
friction dynamique. La friction statique
(également appelée clivage ou frottement
statique) est la force qui doit se produire
avant qu'un mouvement relatif n'apparaisse
entre les deux surfaces. La friction statique
est également l'une des principales causes de
l'apparition d'une bande morte dans un
ensemble de vanne. Lorsque le mouvement
relatif a commencé, la friction dynamique
(également appelée friction de glissement)
est la force qui doit se produire an de
maintenir le mouvement relatif.
Gain : terme employé pour décrire le rapport
entre la magnitude d'un changement de
sortie d'un système ou d'un dispositif donné
et la magnitude d'un changement d'entrée
qui a provoqué le changement de sortie. Le
gain est composé de deux éléments : le gain
statique et le gain dynamique. Le gains
statique (également appelé sensibilité) est la
relation de gain entre l'entrée et la sortie ; il
indique la facilité avec laquelle l'entrée peut
commencer un changement de sortie lorsque
le système ou le dispositif est en état de veille.
Le gain dynamique est le rapport de gain
entre l'entrée et la sortie lorsque le système
est en mouvement ou soumis à un ux. Le
gain dynamique est une fonction de la
fréquence ou du taux de changement
d'entrée.
Dureté : résistance à la déformation d'un
métal ou d'une matière plastique, généralement par indentation. La résistance des
matières plastiques et du caoutchouc à la
pénétration d'un pénétrateur dirigé sur sa
surface.
Oscillation* : oscillation indésirable d'une
magnitude appréciable qui se prolonge
lorsque le stimulus externe disparaît. Parfois
appelée oscillation limite, cette oscillation
indique que le fonctionnement a atteint la
limite de stabilité ou en est proche. Dans les
vannes de régulation, l'oscillation se
produirait sous forme d'oscillation de la
pression d'alimentation de l'actionneur,
générée par l'instabilité du positionneur de la
vanne.
Hystérésis* : différence maximum de la
valeur de sortie pour toute valeur d'entrée
durant le cycle d'étalonnage, sauf les erreurs
dues à la bande morte. Le retard d'un effet
lorsque les forces agissent sur un corps est
modié (comme en cas de viscosité ou de
friction interne).
100
Ouverture rapide
Linéaire
Égal pourcentage
Coefficient de débit nominal (%)
0
Ouverture nominale (%)
Figure 1.19 Caractéristiques inhérentes de la vanne
100
28
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
Caractéristiques inhérentes* : rapport entre
le débit et la course de l'obturateur lorsqu'elle
se déplace de la position fermée à la course
nominale avec une chute de pression
constante à travers la vanne. Ces caractéristiques sont généralement représentées sur
une courbe où l'axe horizontal indique le
pourcentage de course et l'axe vertical indique
le pourcentage de débit (ou Cv). Le débit de la
vanne étant une fonction de la course de la
vanne et de la chute de pression à travers la
vanne, l'exécution d'essais du débit caractéristique à une chute de pression donnée fournit
une manière systématique de comparer
différents types de caractéristiques de vannes.
Les caractéristiques type d'une vanne établies
de cette manière sont dites linéaires, à égal
pourcentage et à ouverture rapide.
Gain inhérent de la vanne : le taux de magnitude du changement de débit à travers la
vanne en fonction du changement de course
de la vanne dans des conditions données et
avec une chute de pression constante. Le gain
inhérent de la vanne est une fonction propre
de la conception d'une vanne. Il est égal à la
pente de la courbe de caractéristique
inhérente à un point quelconque de la course
et il est fonction de la course de la vanne.
Caractéristique installée* : rapport entre le
débit et la course de l'obturateur lorsqu'elle se
déplace de la position fermée à la course
nominale avec une chute de pression
constante à travers la vanne.
Gain installé de la vanne : le taux de
magnitude du changement de débit à travers
la vanne en fonction du changement de
course de la vanne dans les conditions de
procédé actuelles. Le gain installé de la vanne
est le rapport qui se produit lorsque la vanne
est installée dans un système spécique et
que la chute de pression peut changer
naturellement en fonction des dictats de
l'ensemble du système. Le gain installé de la
vanne correspond à la pente de la courbe de
caractéristique installée et il est fonction de la
course de la vanne.
Pressionde l'instrument : pression de sortie
d'un contrôleur automatique qui est utilisée
pour actionner une vanne de régulation.
I/P : abréviation de current-to-pressure
(I-to-P), courant sur pression. Généralement
appliqué aux modules d'entrée du transducteur.
ISA : abréviation de International Society for
Automation.
Linéarité* : précision selon laquelle une
courbe représentant deux variables se
rapproche d'une ligne droite. La linéarité
indique également que cette même ligne
droite s'appliquera au niveau supérieur et au
niveau inférieur. Ainsi, la bande morte (telle
qu'elle est décrite ci-dessus) peut généralement être considérée comme une non-linéarité.
Caractéristique linéaire* : Caractéristique
de débit inhérente qui peut être représentée
par une ligne droite sur une représentation
rectangulaire d'un coefcient de débit (C
par rapport à une course nominale. Des
)
v
incréments égaux de la course fournissent
des incréments égaux du coefcient de débit
Cv.
Pression d'alimentation : pression employée
pour positionner un actionneur pneumatique.
Il s'agit de la pression exercée sur la
membrane ou le piston de l'actionneur, et ce
peut être la pression d'instrument si le
positionneur de vanne n'est pas utilisé.
Boucle : Voir Boucle fermée ou Boucle
ouver te.
Gain de boucle : l'association du gain de tous
les composants de la boucle pris en série
autour de la boucle. Parfois appelé Gain de
boucle ouverte. Il s'agit de préciser de
manière claire si l'on se réfère au gain de
boucle statique ou au gain de boucle
dynamique à une certaine fréquence.
Commande manuelle : voir Boucle ouverte.
NACE : indique la National Association of Cor-
rosion Engineers. Le domaine d'application de
cette organisation étant devenu international,
son nom a été transformé en NACE International. NACE n'est plus une abréviation.
Boucle ouverte : état dans lequel l'interconnexion des composants de contrôle du
procédé est interrompue et les informations
de la variable du procédé ne sont plus
retournées au point de consigne du
contrôleur ; les corrections de la variable de
procédé ne sont donc plus assurées. Cela se
produit généralement en plaçant le contrôleur en fonctionnement manuel.
29
Manuel de la vanne de régulation | Chapitre 1 : Introduction aux vannes de régulation
Fluide moteur : uide (en général de l'air ou
du gaz) employé pour alimenter le fonctionnement du positionneur de vanne ou du
contrôleur automatique.
Limites de fonctionnement* : la plage des
conditions de fonctionnement à laquelle un
dispositif peut être soumis sans que ses
caractéristiques de fonctionnement ne soient
entravées.
OSHA : abréviation de Occupational Safety
and Health Administration. (États-Unis)
Garniture : partie de l'ensemble de la vanne
utilisée pour assurer l'étanchéité aux fuites
autour du disque ou de la tige de la vanne.
Positionneur* : contrôleur de position
(servomécanisme) raccordé de manière
mécanique à une partie mobile d'un élément
de contrôle nal ou à son actionneur, et qui
ajuste automatiquement sa sortie vers
l'actionneur an de maintenir une position
voulue, proportionnelle au signal d'entrée.
Procédé : association de tous les éléments de
la boucle de contrôle, sauf le contrôleur. Le
terme indique parfois le uide qui passe à
travers la boucle.
Gain de procédé : taux de changement de la
variable du procédé contrôlé pour atteindre
le changement correspondant de la sortie du
contrôleur.
Variabilité du procédé : mesure statistique
précise indiquant combien un procédé est
contrôlé en fonction du point de consigne. La
variabilité du procédé est dénie en
pourcentage de la valeur type (2s/m), où m
est le point de consigne ou la valeur moyenne
de la variable de procédé mesurée et s est
l'écart standard de la variable de procédé.
Caractéristique d'ouverture rapide* : carac-
téristique de débit inhérente où le coefcient
maximum du débit est atteint avec une
course minimum de l'obturateur.
Plage : région entre les limites dans lesquelles
une quantité est mesurée, reçue ou
transmise, exprimée en indiquant les valeurs
minimum et maximum. Exemple : de 3 à
15 psi ; de -40 à 100°C (de -40 à 212°F).
Relais : dispositif qui agit comme un
amplicateur de puissance. Il utilise le signal
d'entrée électrique, pneumatique ou
mécanique et produit un grand volume de
débit d'air ou de uide hydraulique à
acheminer vers l'actionneur. Le relais peut
être un composant interne du positionneur
ou un accessoire de vanne séparé.
Répétabilité* : étroitesse de l’accord entre
les résultats de mesures successives de la
sortie pour la même valeur d’entrée, dans les
mêmes conditions de service, avec le même
sens d’approche, sur toute l’étendue de
mesure. Elle est généralement mesurée
comme une non-répétabilité et exprimée
comme la répétabilité en pourcentage de
l'étendue. Elle ne comprend par l'hystérésis.
Résolution : changement minimum possible
de l'entrée nécessaire pour produire un
changement détectable à la sortie lorsqu'aucun inversement de l'entrée ne se produit. La
résolution est généralement exprimée en
pourcentage de l'étendue d'entrée.
Temps de réponse : généralement mesuré
par un paramètre qui comprend le temps
mort et la constante de temps. (voir T63,
temps mort, constante de temps). Appliqué à
une vanne, il comprend l'ensemble de celle-ci.
Second ordre : ce terme fait référence au
rapport dynamique entre l'entrée et la sortie
d'un dispositif. Un système ou dispositif de
second ordre est équipé de deux dispositifs
de stockage de l'énergie qui peuvent
transmettre de l'énergie cinétique et
potentielle de l'un à l'autre, dans les deux
sens, ce qui lui permet d'avoir un comportement oscillatoire et de dépassement.
Sensibilité* : taux de changement de la
magnitude de sortie par rapport au changement d'entrée qui le provoque lorsque l'état
de veille est atteint.
Capteur : dispositif qui relève la valeur de la
variable de procédé et fournit un signal de
sortie correspondant à un transmetteur. Le
capteur peut faire partie intégrante du
transmetteur ou être un composant séparé.
Point de consigne : valeur de référence
représentant la valeur voulue de la variable de
procédé contrôlée.
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