Réducteur de pression pour la vapeur

Qu’est-ce qu’un détendeur-régulateur de pression vapeur ? 

En tant que tel, le détendeur-régulateur de pression vapeur est défini comme une vanne de régulation automatique utilisée pour réduire une pression d’entrée plus élevée non régulée à une pression de sortie réduite et constante, indépendamment des fluctuations de la pression de la vapeur en amont.  Un détendeur-régulateur de pression de vapeur est une vanne utilisée dans de nombreuses applications de vapeur pour contrôler le flux de vapeur. Cette vanne joue un rôle essentiel pour fournir le niveau correct de pression de vapeur dans les usines. La vapeur entre dans un détendeur-régulateur de pression de vapeur à une pression élevée par rapport à ce qui est nécessaire en aval. Le détendeur aide à réduire la pression au niveau requis avant qu’elle ne soit acheminée à l’endroit nécessaire. Les détendeurs-régulateurs de pression de vapeur sont utilisés dans les applications industrielles, commerciales et institutionnelles pour contrôler la pression de la vapeur. Il est utilisé dans des domaines tels que les appareils d’essai, les conduites d’huile, les autoclaves, les radiateurs simples, les fers à vapeur et les vulcanisateurs. Un détendeur de pression de vapeur est une vanne automatique utilisée pour s’assurer qu’il n’y a pas de pression excessive dans un système. Cette vanne est également connue sous le nom de détendeur-régulateur de pression de vapeur.

Figure : Détendeur-régulateur de pression de vapeur

Comment fonctionne un détendeur-régulateur de pression de vapeur ? 

Dans sa position normale avant le démarrage, la vanne principale est fermée et la vanne pilote s’ouvre sous l’effet de la pression de l’air ou de la force du ressort. La vapeur passe par la vanne pilote vers la chambre de la membrane et sort par l’orifice de contrôle. Lorsque le débit à travers la vanne pilote devient supérieur au débit via l’orifice, la pression de commande de la membrane augmente et la vanne principale s’ouvre. Lorsque la vapeur s’écoule par la vanne principale, la pression en aval augmente et elle revient par la ligne de détection de pression vers le côté inférieur du diaphragme de pression. Lorsque la force de compression et la force sous le diaphragme s’équilibrent, la vanne pilote s’étrangle. La pression de contrôle maintenue par le diaphragme principal place la vanne principale pour libérer suffisamment de vapeur nécessaire à la pression de livraison. Le réglage de la pression d’air ou du ressort au-dessus du diaphragme modifie la pression en aval. Lorsqu’aucune vapeur n’est requise, la pression de la ligne de détection est augmentée, ce qui ferme le pilote de pression tandis que la pression de contrôle revient par l’orifice de contrôle. Cela aide la vanne principale à maintenir la pression nécessaire et elle peut se fermer hermétiquement pour améliorer la fermeture en bout de ligne. 

Figure : Fonctionnement d’un détendeur-régulateur de pression vapeur

Types de détendeurs-régulateurs de pression vapeur

Détendeur-régulateur de pression vapeur à action directe

Il s’agit de détendeurs-régulateurs de pression à vapeur destinés à être utilisés pour de petites charges où aucun contrôle spécifique de la pression n’est nécessaire. Les fabricants de détendeurs-régulateurs de pression à vapeur conçoivent ces vannes de manière à ce qu’elles soient de taille compacte, plus faciles à installer et bon marché. Cependant, la pression de réglage de ces vannes est plus variable que celle du détendeur-régulateur de pression à vapeur piloté. Ces vannes sont utilisées dans une installation au point d’utilisation.

Le détendeur-régulateur de pression à vapeur à action directe est une vanne simple qui fonctionne à l’aide d’un soufflet convoluté ou d’un diaphragme plat. Le fonctionnement de cette vanne ne nécessite aucune ligne de détection externe en aval puisqu’elle est autonome. Les détendeurs-régulateurs de pression pour vapeur à action directe sont dotés de ressorts de réglage qui se déplacent pour aider à l’ouverture directe de la vanne. La compression du ressort augmente la force d’ouverture du détendeur-régulateur de pression à vapeur pour augmenter le débit. Lorsque la pression augmente en aval, un équilibre se produit où la pression en aval alimente un côté inférieur du ressort de réglage, provoquant une force ascendante qui contrebalance la compression du ressort. La force de compression du ressort est limitée pour améliorer la sensibilité suffisante pour égaliser les changements de pression en aval. Il en résulte un contrôle simple de la pression par l’orifice de la valve. 

Figure : Détendeur-régulateur de pression à action directe pour vapeur

Détendeur-régulateur de pression à vapeur à commande pilote

Il s’agit de détendeurs-régulateurs de pression à vapeur qui sont utilisés pour les grandes charges qui nécessitent un contrôle étroit de la pression. Ces vannes offrent une réponse rapide aux variations de la charge et conviennent à une large gamme de débits de vapeur par rapport aux vannes à action directe. Les détendeurs-régulateurs de pression à vapeur pilotés sont de plus grande taille et sont plus coûteux.

Cette vanne utilise une vanne pilote pour charger le diaphragme ou le piston afin d’augmenter la force descendante nécessaire pour ouvrir la vanne principale de plus grande taille. Cette approche permet d’améliorer la capacité de débit plus importante avec une variation de pression plus faible. Lorsque la force entre la pression secondaire et le ressort de réglage est équilibrée, la fermeture et l’ouverture de la vanne pilote sont contrôlées. Ce type de détendeur-régulateur de pression à vapeur piloté contribue à fournir une pression au diaphragme ou au piston de la soupape primaire. La surface du diaphragme ou du piston aide à amplifier la force descendante produite par la pression du débit pilote. Cela permet d’ouvrir une vanne principale plus grande afin de fournir la capacité pour des débits élevés. 

En raison de l’amplification de la force, l’ouverture de la vanne pilote par une petite variation entraîne une grande variation de débit et de pression en aval via la vanne principale. Ainsi, une petite variation de la force du ressort de réglage entraîne une réponse rapide sur une large gamme de débits. L’un des avantages du détendeur-régulateur de pression à vapeur piloté est la réponse rapide et le contrôle étroit de la pression en aval. Les détendeurs-régulateurs de pression à vapeur pilotés sont de deux types, à savoir la vanne à piston pilotée intérieurement et la vanne pilotée extérieurement. La vanne à piston piloté à commande interne utilise deux vannes : la vanne principale et la vanne pilote en une seule unité. Cette vanne peut fournir une précision de +/- 5%. 

La vanne à pilotage externe utilise un double diaphragme qui remplace le piston de la vanne à pilotage interne. Cette vanne de pression de réduction de la vapeur à pilotage externe peut fournir une précision de +/-1%. 

Figure : Détendeur-régulateur de pression de vapeur piloté

Pratiques permettant d’améliorer la durée de vie d’un poste de détendeur-régulateur de pression vapeur 

S’assurer que le détendeur-régulateur de pression vapeur correspond à l’application

Sélectionnez le détendeur approprié pour cette application spécifique. Cela signifie qu’il faut d’abord déterminer les débits de vapeur minimum et maximum. Le détendeur-régulateur de pression vapeur doit être capable de gérer le débit minimum, car il s’agira du point le plus courant et le plus critique à contrôler. 

Le niveau sonore doit être de 85dBA ou moins

Le fait de fixer le niveau sonore le plus élevé à 85dBA pour le détendeur-régulateur de pression vapeur aidera à gérer la vitesse à la sortie et à prolonger la durée de vie de la vanne, tout en contribuant à réduire le bruit. Les détendeurs-régulateurs de pression vapeur dont la vélocité à la sortie est très élevée ont une durée de vie opérationnelle courte. Si le détendeur-régulateur de pression vapeur a un faible niveau de bruit ou fonctionne à des vitesses très faibles, il aura une très longue durée de vie. Certaines des façons de réduire le niveau de bruit de ces vannes sont d’augmenter la taille du tuyau de la vanne de sortie ou d’ajouter une garniture spéciale. 

Ajouter une crépine à vapeur munie d’un robinet de purge

Cette crépine est nécessaire en amont du détendeur de vapeur pour le protéger des matériaux corrosifs. Les conduites de vapeur ont tendance à avoir des matériaux résiduels provenant de la corrosion. L’utilisation d’une crépine permet de filtrer le flux et donc d’empêcher ces matériaux de se loger dans la vanne, ce qui pourrait provoquer une défaillance prématurée. 

Ajoutez une pochette d’égouttement de la conduite de vapeur 

Une soupape de réduction de la pression de la vapeur aura besoin d’une poche d’égouttement pour l’élimination du condensat des conduites en amont. Cela permet d’éliminer le condensat des conduites de vapeur et d’empêcher ainsi le condensat de passer par la soupape. L’importance de cette caractéristique réside dans le fait qu’elle garantira que le condensat ne peut pas pénétrer dans la vanne, car il peut provoquer une érosion et réduire la durée de vie. 

Emplacement du détendeur-régulateur de pression vapeur 

L’emplacement adéquat de la vanne dans la station vapeur contribue à son bon fonctionnement. Ainsi, assurez-vous qu’après le détendeur-régulateur de pression de vapeur, la distance minimale est de 10 diamètres de tuyau avant une conduite de vapeur ou avant un changement de direction du flux de vapeur. 

Orientation du détendeur-régulateur de pression à vapeur

Les détendeurs-régulateurs de pression vapeur auront une durée de vie plus longue s’ils sont installés en position horizontale plutôt qu’en position verticale. Lorsqu’il est installé en position verticale, le détendeur n’aura pas la capacité d’éliminer le condensat accumulé avant l’entrée du détendeur. En effet, lorsque le condensat passe à travers un détendeur-régulateur de pression de vapeur, il affecte négativement la durée de vie de la vanne. 

Employer des vannes de réchauffage et de dérivation

Dans un poste de détendeur-régulateur de pression vapeur, une vanne de réchauffage aidera à réchauffer la conduite de vapeur dans la fourchette de temps recommandée pour cette conduite. La vanne de dérivation devra avoir un coefficient de débit inférieur à celui du détendeur de pression de vapeur. 

Installation de manomètres 

Le poste de détendeur de vapeur aura besoin de manomètres avant et après. Cela permettra de diagnostiquer la vanne. Il sera également nécessaire d’installer une vanne d’isolement et un tuyau de siphonage pour faciliter la maintenance. 

Applications des détendeurs-régulateurs de pression de vapeur

• Les détendeurs-régulateurs de pression vapeur sont utilisés pour réduire une pression d’entrée variable ou constante afin d’améliorer la pression de sortie réglable constante. Dans ce cas, la pression d’entrée actionne la vanne. Lorsque la pression de sortie se rapproche du réglage du ressort sur un pilote, le détendeur-régulateur de pression de vapeur commence à moduler et maintient la pression réglée. 
• Les détendeurs-régulateurs de pression de vapeur sont utilisés pour réduire une pression d’entrée élevée en une pression de sortie faible pour l’acheminement de la vapeur. 
• Les détendeurs-régulateurs de pression de vapeur sont utilisés pour fournir de la vapeur d’appoint pour la conduite d’échappement de la turbine. Lorsque la charge d’une turbine diminue et que l’échappement de la turbine n’est pas suffisant pour la charge de vapeur, une légère baisse de la pression d’échappement permet à la vanne de fournir la bonne quantité de vapeur en fonction de la demande. 
• Le réducteur de pression de vapeur est utilisé pour distribuer la vapeur provenant de chaudières surchargées dans les services essentiels. 
• Les détendeurs-régulateurs de pression de vapeur sont utilisés dans les stérilisateurs et les aérothermes pour abaisser la pression d’entrée variable ou constante à une pression de sortie constante. 

Avantages des détendeurs-régulateurs de pression à vapeur 

• Les détendeurs-régulateurs de pression à vapeur n’ont pas besoin d’une source d’énergie externe. 
• Les fabricants de détendeurs-régulateurs de pression à vapeur utilisent une conception simple qui rend ces vannes peu coûteuses. 
• Ils offrent une réponse rapide. 
• Ces détendeurs n’ont pas besoin de régulateurs à rétroaction ou d’éléments de mesure séparés. 
• Les détendeurs de pression de vapeur sont très fiables et faciles à entretenir. 
• Ces détendeurs éliminent les fuites externes et les frottements élevés car ils n’ont pas de garniture de tige. 

Inconvénients des détendeurs-régulateurs de pression à vapeur 

• Les détendeurs-régulateurs de pression à vapeur n’ont pas d’action de réarmement. 
• Ces détendeurs ont des pressions nominales et des tailles limitées. 

Dépannage des détendeurs-régulateurs de pression à vapeur 

En cas de charge normale, la pression contrôlée dépasse la valeur limite.

• Des corps étrangers ou des saletés sont logés entre la tête de la vanne pilote et le siège. Desserrez la vis et retirez les raccords de tuyauterie pour faciliter le nettoyage ou remplacez-les si nécessaire. 
• Des corps étrangers sont logés entre le siège et la tête de la soupape principale. Faites une inspection et nettoyez le siège et la tête. 
• La ligne ou l’orifice de détection de pression est bouché. Retirez, faites une inspection et nettoyez les lignes et les orifices. 

Dépassement de la pression contrôlée par le réducteur de pression de vapeur uniquement sous des charges légères

• Le siège et la tête de la soupape principale sont usés ou il y a de la saleté entre eux. Faites une inspection et nettoyez le siège et la tête. La vanne est surdimensionnée. Réglez la vis pour fournir la pression nécessaire aux charges légères. 
• Une soupape de dérivation fuit ou elle n’est pas fermée hermétiquement. Contrôlez la soupape de dérivation et réparez-la si nécessaire. 
• Des corps étrangers ou des saletés se sont logés sur la soupape principale. Effectuez une inspection et nettoyez ces saletés. 

Le réducteur de pression de vapeur ne s’ouvre pas 

• Rupture sur la vanne principale. Dévissez les raccords de tuyauterie et cassez la vanne de dérivation. S’il y a un écoulement de vapeur à partir de la vanne principale, le diaphragme est défectueux et doit être remplacé. 
• Orifice bouché. Retirez l’orifice et nettoyez-le. 
• Saleté bouchée dans le siège de la vanne pilote. Retirez l’ensemble siège et tête. Inspectez la saleté et nettoyez ou remplacez-la si nécessaire. 
• Obstruction de la crépine du pipeline. Inspectez et nettoyez la crépine. 

Le réducteur de pression de vapeur a une faible pression de refoulement 

• Le réglage de la vanne pilote n’est pas correctement effectué. Réglez la vis pour obtenir la pression correcte. 
• Vanne sous-dimensionnée. Vérifiez la charge requise par rapport à la valeur nominale d’une vanne pour confirmer s’il s’agit de la cause principale. 
• Pression d’alimentation en vapeur très faible. Vérifiez la pression d’alimentation et corrigez-la si nécessaire. 
• Rupture de la vanne à diaphragme principale. Dévissez le raccord de tuyauterie et rompez la vanne de dérivation. S’il y a un écoulement de vapeur provenant du diaphragme, il faut remplacer le diaphragme car il est défectueux. 
• Orifice de purge manquant. Remplacez le raccord approprié. 

Le détendeur de pression de vapeur ne se ferme pas 

• Fuite sur la vanne de dérivation ou cette vanne est ouverte. Vérifiez et fermez ou réparez si nécessaire. 
• La ligne de détection du pilote n’est pas installée ou est bloquée. Retirez, inspectez, installez ou nettoyez si nécessaire. 
• Un pilote est une rupture donc de la vapeur. L’assemblage du diaphragme du pilote doit être remplacé. 

Résumé 

Les détendeurs de pression de vapeur sont des vannes qui sont utilisées pour améliorer le contrôle précis de la vapeur en aval. Grâce à des ressorts, des diaphragmes ou des pistons, ces vannes peuvent ajuster automatiquement l’ouverture de la vanne pour que la pression reste constante même en cas de fluctuation des débits. Les détendeurs-régulateurs de pression de vapeur utilisent des éléments de fermeture et d’ouverture dans le corps de la vanne pour modifier le débit de vapeur, réduire la pression de la vapeur et contrôler le degré de fermeture et d’ouverture des éléments en utilisant la pression derrière la vanne.

Il existe deux types de détendeurs-régulateurs de pression à vapeur, à savoir le détendeur-régulateur de pression à vapeur à action directe et le détendeur-régulateur de pression à vapeur à commande pilote. Le fabricant de détendeurs-régulateurs de pression à action directe fabrique la vanne pour une utilisation où la charge est faible et où la chute de pression en aval peut être acceptée. Ces détendeurs à action directe sont les mieux adaptés aux applications à faible charge. Les fabricants de détendeurs-régulateurs de pression à vapeur pilotés fabriquent les vannes de manière à ce qu’elles répondent facilement aux changements de charge tout en maintenant une pression secondaire stable avec un contrôle précis de la pression.

Les détendeurs-régulateurs de pression à vapeur pilotés conviennent mieux aux applications à charge élevée. Les détendeurs-régulateurs de pression vapeur sont utilisés dans de nombreuses industries telles que les applications commerciales, institutionnelles et industrielles, entre autres. Les utilisations de ces vannes comprennent les radiateurs simples, les vulcanisateurs, les autoclaves, les appareils d’essai, les lignes d’huile, les fers à vapeur, entre autres, pour contrôler le débit de vapeur. Les détendeurs-régulateurs de pression pour vapeur présentent plusieurs avantages qui font qu’ils sont largement utilisés dans différentes industries, tels que leur conception simple, leur faible coût, le fait qu’ils ne nécessitent pas d’alimentation externe, leur grande fiabilité et leur facilité d’entretien, leur réponse rapide, entre autres.