Vanne papillon à commande électrique

Qu’est-ce qu’une vanne papillon à commande électrique ?

Il s’agit d’une vanne papillon qui est actionnée par un actionneur électrique. C’est une vanne quart de tour qui utilise un disque rotatif pour démarrer, étrangler ou arrêter l’écoulement du fluide dans un système de tuyauterie. Le disque rotatif est monté sur le passage du fluide. Ce disque est contrôlé par l’actionneur électrique par l’intermédiaire d’un composant d’arbre qui lui est fixé. Les fabricants de vannes papillon à actionnement électrique produisent différents types de ces vannes qui sont classées en fonction des niveaux de température, de la pression et du débit du fluide. Ces vannes sont capables de fonctionner dans des gaz, des liquides et des boues. Les fabricants de vannes papillon à commande électrique conçoivent ces vannes pour une utilisation dans différents milieux en fonction du matériau de construction utilisé pour fabriquer la vanne. Certaines de ces vannes sont destinées à être utilisées dans des fluides non corrosifs tandis que d’autres sont utilisées dans des fluides très corrosifs. La vanne doit être utilisée conformément aux instructions du fabricant de la vanne papillon à commande électrique afin de la rendre économique à l’usage et de l’utiliser sur une longue période.

Figure : Vanne papillon à commande électrique.

Composants d’une vanne papillon à commande électrique

Corps de la valve

Il s’agit de la partie d’une vanne papillon à commande électrique utilisée pour couvrir les composants internes. Le corps est également le composant qui contient les orifices d’entrée et de sortie de la vanne. Le corps est fabriqué dans des matériaux solides comme l’acier inoxydable, l’alliage de nickel et l’acier au carbone.

Actionneur électrique

C’est le composant qui fournit l’énergie nécessaire au fonctionnement de la vanne papillon à commande électrique. Il convertit l’énergie électrique en énergie mécanique qui produit ensuite le couple utilisé pour démarrer ou arrêter la vanne.

Tige

Il s’agit d’un composant de l’arbre qui relie l’actionneur au disque de la vanne. La fonction de la tige est de transmettre l’énergie mécanique de l’actionneur au disque.

Disque

Il s’agit du composant principal d’une vanne papillon à actionnement électrique qui est utilisé pour démarrer, étrangler ou arrêter le flux de fluide à travers la vanne. Le disque est actionné par l’actionneur via la tige.

Sièges

Ce sont des composants placés à l’intérieur du corps de la vanne et qui forment la surface d’appui du disque une fois la vanne fermée. Les sièges sont des composants très importants car ils déterminent l’endroit où la vanne peut être utilisée en termes de température. Les sièges peuvent être souples ou métalliques. Les sièges souples sont utilisés pour les basses températures, tandis que les sièges métalliques sont destinés aux hautes températures.

Joint d’étanchéité

Ce composant est placé entre les surfaces d’accouplement du tuyau et de la vanne. Le joint permet d’améliorer l’étanchéité entre le tuyau et la vanne.

Figure : Composants d’une vanne papillon à commande électrique.

Comment fonctionne une vanne papillon à commande électrique ?

Un papillon à actionnement électrique fonctionne très rapidement car il suffit d’un quart de tour du disque pour l’ouvrir ou le fermer selon les besoins. Pour lancer l’écoulement du fluide, l’actionneur électrique se met en marche. Celui-ci met alors en marche un moteur électrique qui convertit l’énergie électrique en énergie mécanique sous forme de couple. Ce couple est transmis par la tige de la vanne au disque. Il oblige alors le disque de la vanne à faire un quart de tour, c’est-à-dire un virage de 90^o degrés. Le disque devient alors parallèle au passage de l’écoulement, laissant la vanne ouverte à l’écoulement du fluide. Pour arrêter la vanne, l’actionneur inverse le sens de rotation du moteur, ce qui force la tige à tourner dans le sens opposé (sens horaire). Ainsi, le disque devient coplanaire au tuyau et à l’écoulement du fluide et bloque tout fluide tentant de s’écouler à travers la vanne. Les vannes papillon à commande électrique sont également utilisées pour les applications d’étranglement du débit. Lorsqu’elle est utilisée pour l’étranglement, le disque s’ouvre légèrement. Cela permet alors à une légère quantité de fluide de traverser la vanne.

Figure : Fonctionnement d’une vanne papillon à commande électrique.

Types de vannes papillon à actionnement électrique

Vanne papillon à actionnement électrique sans décalage

Il s’agit d’une vanne papillon à actionnement électrique dans laquelle la tige est colinéaire à l’axe du disque. Le disque est centré sur le siège. Le disque, la tige et le siège sont centrés à l’intérieur du corps. Lorsque la vanne est fermée, le siège, le corps et le disque sont dans une position concentrique. Cette conception permet une rotation sur l’axe central. Lorsque la vanne est complètement ouverte, l’écoulement du fluide est divisé en deux parties de chaque côté du disque. Les fabricants de vannes papillon à commande électrique conçoivent cette vanne de manière à ce que le siège recouvre le corps pour éviter tout contact avec le fluide. Ces vannes sont constituées de sièges souples, ce qui leur permet de s’appuyer sur la déformation et la flexibilité des sièges pour créer un joint étanche. Cependant, les bords du disque glissent dans le siège, ce qui entraîne une friction totale entre eux lorsque la vanne est en fonctionnement. La durée de vie de la vanne s’en trouve réduite. Le siège étant en caoutchouc ou en matière plastique, les fabricants de vannes papillon à commande électrique recommandent l’utilisation de ces vannes pour des températures et des pressions faibles.

Figure : Vanne papillon à actionnement électrique sans décalage.

Vanne papillon à double excentration et à commande électrique

Il s’agit d’une vanne papillon à commande électrique dans laquelle la tige ne passe pas par l’axe du disque de la vanne. La tige est décalée par rapport à l’axe du siège et à l’axe du corps. La tige est également décalée par rapport à l’axe vertical de la vanne. Cette conception donne lieu à deux décalages. Le siège se soulève du siège lorsque le disque est ouvert. Cela permet de réduire le frottement lorsque la vanne s’ouvre et se ferme pendant les dix premiers et derniers degrés de la fermeture du disque. Cette conception permet d’obtenir une vanne papillon à commande électrique au fonctionnement souple et à l’étanchéité parfaite. Elle confère également à la vanne une longue durée de vie par rapport au type à décalage nul. Les fabricants de vannes papillon à commande électrique conçoivent cette vanne avec des sièges souples. En tant que telle, cette vanne est recommandée pour une utilisation à basse température et sous une pression modérée. Les applications de cette vanne comprennent, entre autres, l’approvisionnement en eau, le chauffage, la ventilation et la climatisation, et la lutte contre les incendies.

Figure : Vanne papillon à commande électrique à double excentration et illustrations des excentrations (côté droit).

Vanne papillon électrique à triple excentration

Il s’agit d’une vanne papillon à commande électrique qui possède trois déports. Les deux premiers sont les mêmes que ceux de la vanne à double excentration. Le troisième décalage se situe dans l’axe du cône d’étanchéité du corps. L’ajout du troisième décalage permet d’éliminer le contact entre le disque et le siège lors de l’ouverture ou de la fermeture de la vanne. Cela permet alors d’éliminer la friction. Le contact n’est possible que lorsque la vanne se ferme complètement, ce qui contribue à créer une butée mécanique qui empêche toute rotation supplémentaire du disque. Les fabricants de vannes papillon à commande électrique fabriquent le siège en matériaux métalliques afin de le rendre applicable aux applications à haute pression et à haute température. Un siège métallique est plus rigide et plus résistant que les sièges souples et la vanne peut donc résister à l’usure abrasive. De plus, cette conception d’une vanne papillon à commande électrique améliore la durée de vie par rapport aux autres vannes papillon. Les applications de cette vanne comprennent la vapeur surchauffée dans les centrales à vapeur, les fluides à haute température, les produits chimiques corrosifs, le pétrole et le gaz, les pipelines offshore, le papier et la pâte à papier, entre autres.

Figure : Vanne papillon à commande électrique à triple excentration

Vanne papillon à double bride et à commande électrique

Il s’agit d’une vanne papillon à commande électrique dont les orifices d’entrée et de sortie sont munis de brides plates. Ces extrémités à bride sont dotées de trous utilisés pour maintenir les boulons qui relient la vanne et le tuyau. Le tuyau a également une extrémité plate à bride avec des trous afin qu’il puisse s’adapter parfaitement à la vanne. Les fabricants de vannes papillon à commande électrique produisent ces vannes pour des applications difficiles impliquant des boues et des fluides corrosifs afin de les rendre économiques. Le coût de ces vannes est plus élevé que celui des autres vannes papillon. Ces vannes peuvent résister à des températures et à des pressions élevées.

Figure : Vanne papillon à actionnement électrique à double bride.

Vanne papillon à soudure bout à bout et à commande électrique

Il s’agit d’une vanne qui est reliée à la tuyauterie par soudage. Les orifices d’entrée et de sortie de la vanne sont soudés au système de tuyauterie. Les fabricants de vannes papillon à commande électrique conçoivent ces vannes pour les applications impliquant des fluides dangereux tels que les corrosifs et les inflammables. L’utilisation d’une vanne à extrémité soudée dans de telles applications garantit la sécurité non seulement de l’environnement en cas de fuite, mais aussi du personnel de la vanne. L’inconvénient de cette vanne est qu’elle ne peut pas être réparée ou nettoyée pendant qu’elle est connectée à la canalisation. La soudure doit être retirée avant toute réparation.

Figure : Vanne papillon à commande électrique à soudure bout à bout.

 Applications des vannes papillon à commande électrique

• Les vannes papillon à actionnement électrique sont utilisées dans les industries minières.
• Ils sont utilisés dans la production de produits pharmaceutiques.
• Ils sont utilisés pour l’approvisionnement en eau et le traitement des eaux usées.
• Ils sont utilisés dans la transformation des aliments et des boissons.
• Les vannes papillon à commande électrique sont utilisées dans la fabrication de produits en papier et en pâte à papier.
• Ils sont utilisés pour contrôler le débit de vapeur et d’eau dans les centrales à vapeur.
• Ils sont utilisés dans le raffinage des produits pétroliers.
• Les vannes papillon à commande électrique sont utilisées pour le transfert de produits pétroliers et gaziers.

Avantages des vannes papillon à commande électrique

• Ils sont automatisés.
• Ils fonctionnent très rapidement.
• Les vannes papillon à commande électrique sont de conception simple et compacte.
• Ils sont utilisés dans une large gamme d’applications industrielles.
• Ils sont plus légers que les robinets-vannes ou les robinets à soupape.
• Ils conviennent aux installations où l’espace est limité.
• Les vannes papillon à commande électrique sont résistantes à la corrosion et à l’usure par abrasion.
• Ils peuvent tolérer les boues et lisiers.

Inconvénients des vannes papillon à commande électrique

• Les vannes papillon à commande électrique entraînent une certaine perte de pression car, une fois la vanne ouverte, le disque reste dans le passage de l’écoulement du fluide.
• Ils sont sujets à l’étouffement et à la cavitation.
• Les vannes papillon à actionnement électrique présentent des caractéristiques d’étanchéité médiocres, notamment à haute pression.

Dépannage d’une vanne papillon à commande électrique

La vanne ne s’ouvre pas ou ne se ferme pas

• Il n’y a pas de courant. Vérifiez l’alimentation électrique et assurez-vous que la fréquence et la tension sont conformes aux recommandations du fabricant de la vanne papillon à commande électrique.

L’actionneur électrique ne fonctionne pas

• Des fils lâches, un interrupteur ou d’autres fils sont déconnectés. Vérifiez les fils, l’interrupteur et les autres fils dans l’actionneur et rebranchez-les si nécessaire.
• Condensateur desserré ou mauvaise connexion. Vérifiez le schéma de câblage pour le raccordement correct, conformément aux instructions du fabricant de la vanne papillon à commande électrique.
• Le moteur est endommagé. Remplacez le moteur électrique.
• Les fils du bornier sont lâches ou déconnectés. Connectez les fils du bornier comme il se doit.

L’alimentation est sous tension mais la vanne ne fonctionne pas.

• Le condensateur est endommagé. Remplacez le condensateur.
• La vanne a besoin de plus de couple. Vérifiez que des corps étrangers n’obstruent pas le disque de la vanne.

Fuite de fluide interne

• Les sièges sont usés. Remplacez les sièges.
• Les joints toriques sont usés. Remplacez les joints toriques.
• Saleté dans la valve. Ouvrez la valve et nettoyez la saleté.

Fuite de liquide externe

• Le joint d’étanchéité est endommagé ou usé. Remplacez le joint d’étanchéité.
• Connexion desserrée entre le tuyau et la vanne. Serrez les boulons de raccordement aux valeurs de couple indiquées par le fabricant de la vanne papillon à commande électrique.
• Les joints toriques sont usés. Remplacez les joints toriques.

Résumé

Une vanne papillon à commande électrique est une vanne qui est actionnée par un actionneur électrique. Cette vanne fonctionne en utilisant un moteur électrique pour convertir l’énergie électrique en énergie mécanique. Cette énergie mécanique est exprimée en termes de couple utilisé pour faire tourner le disque de la vanne afin de permettre ou de bloquer l’écoulement du fluide. Ces vannes fonctionnent très rapidement car le disque de la vanne n’a besoin de tourner que de 90^o degrés pour atteindre la fermeture complète ou l’ouverture complète. Les vannes papillon à commande électrique sont utilisées dans diverses applications telles que l’approvisionnement en eau, les opérations minières, le traitement des aliments et des boissons, les raffineries de pétrole, le papier et la pâte à papier, les centrales électriques à vapeur et les systèmes HVAC, entre autres. Les différents types de vannes comprennent notamment la vanne papillon à commande électrique à décalage nul, la vanne papillon à commande électrique à double décalage, la vanne papillon à commande électrique à triple décalage, la vanne papillon à commande électrique à double bride et la vanne papillon à commande électrique à soudure bout à bout. Les avantages de ces vannes sont les suivants : fonctionnement rapide, fonctionnement automatique, légèreté, polyvalence, conception simple et compacte, petite surface d’installation, installation, réparation et nettoyage faciles.