Défaillance et dépannage des soupapes de sûreté à pression

Défaillance et dépannage des soupapes de sûreté à pression

Soupape de sécurité de pression sur la conduite de refoulement d'un compresseur à gaz.

Figure 1 : Soupape de sécurité de pression sur la conduite de refoulement d'un compresseur à gaz.

Les soupapes de décharge et les soupapes de sécurité dans l'industrie manufacturière peuvent parfois tomber en panne. En cas de défaillance, la soupape libère la pression avant que le système n'atteigne la pression maximale ou provoque des fuites et des claquements. Le dépannage de la valve et du système pour trouver la cause des problèmes est une pratique sûre. Cet article explore les causes de la défaillance d'une soupape de sécurité dans un système et comment tester la soupape pour la réparer ou la remplacer.

Table des matières

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Défaillance des soupapes de décharge de pression

Les soupapes de surpression et les soupapes de sécurité sont essentielles pour maintenir les systèmes hydrauliques et pneumatiques sous la pression de consigne. Selon l'installation, ils peuvent soit :

  • Réduire la pression aval à un niveau constant dès qu'elle dépasse un seuil.
  • Maintenir des pressions soutenues en aval ou en amont de la vanne
  • Réduire les pics ou les impulsions de pression pour protéger les équipements installés en aval.

Une soupape de sûreté correctement entretenue peut durer jusqu'à trente ans. Cependant, la soupape de décharge peut tomber en panne avec le temps. Il est essentiel de reconnaître les signes pour résoudre le problème rapidement et assurer la sécurité de l'installation. Il existe de nombreux signes de défaillance des soupapes de sûreté à surveiller lors du dépannage du système.

Le système ne peut pas atteindre une certaine pression

Un système qui ne peut pas atteindre la pression prévue peut être le signe d'une défaillance de la soupape de décharge qui peut entraîner un ralentissement de la production. La vérification de la soupape de décharge peut aider à déterminer le problème, et il est possible de le résoudre dans certains cas.

  • Mauvaise calibration : Si la soupape de décharge a été calibrée à la mauvaise pression de consigne, elle peut libérer le fluide prématurément. Cela peut se produire lorsque des modifications sont apportées à la conception de l'installation et que la soupape de sûreté n'est pas recalibrée à la nouvelle pression de fonctionnement normale du système. Réglez la pression de consigne de la valve pour résoudre ce problème.
  • L'usure : Si la soupape de sécurité est correctement calibrée et que tous les autres aspects du système fonctionnent de manière optimale, il est temps de changer la soupape de sécurité. La vanne peut être endommagée après des années de service, et la saleté et la poussière de l'environnement peuvent empêcher la vanne de se fermer complètement. Cela provoque souvent un claquement dans les soupapes de décharge de pression, où la soupape s'ouvre et se ferme rapidement, ce qui l'empêche de fonctionner correctement.

Le système dépasse la pression maximale

Si la pression du système dépasse la pression maximale, une soupape de décharge ou une soupape de sécurité doit s'ouvrir pour évacuer la pression supplémentaire, afin de préserver la sécurité de l'installation et des équipements. Toutefois, si la soupape de décharge ne s'ouvre pas lorsque la pression du système dépasse la pression maximale définie, il y a probablement un problème avec la soupape. Assurez-vous que la vanne est calibrée à la bonne pression de réglage, et examinez également l'installation de manière approfondie pour déterminer ce qui a causé la surpression. Les contaminants tels que la saleté, la poussière et la corrosion peuvent provoquer le blocage de la valve. Remplacez la soupape de décharge si l'accumulation excessive ne peut pas être nettoyée. Lisez notre article sur l'installation des soupapes de sûreté pour plus d'informations sur le remplacement et l'installation d'une nouvelle soupape de sûreté.

Fuite de la soupape de décharge de pression

Une vanne peut fuir pour de multiples raisons :

  • Pas complètement fermé : Les environnements industriels poussiéreux peuvent laisser des débris dans la soupape de décharge, l'empêchant de se fermer complètement, ce qui entraîne des fuites.
  • Dégâts : Les températures extrêmes et l'usure peuvent détériorer la soupape de décharge, causant des dommages (comme un ressort cassé) au fil du temps. Cela affecte leur capacité à se fermer correctement, ce qui provoque des fuites.
  • Mauvaise taille : Une vanne mal dimensionnée ne fonctionne pas correctement et présente souvent des fuites. Lisez notre article sur le dimensionnement des soupapes de sûreté pour plus d'informations sur la sélection et le dimensionnement de ces soupapes.

Pour réparer une soupape de sécurité qui fuit :

  1. Arrêtez le système lorsque la soupape de décharge de pression fuit.
  2. Déterminez la cause de la fuite en examinant soigneusement les canalisations et la vanne. Il est difficile de dépanner une soupape de décharge qui fuit car les causes potentielles sont multiples. Effectuez un test d'étanchéité en ligne de qualité (voir plus loin) pour déterminer la cause profonde de la fuite.
  3. Pour la réparation initiale de la soupape de sécurité, serrez ou remplacez les boulons du chapeau et serrez les écrous du presse-étoupe. Veillez à suivre les directives du fabricant de la vanne.
  4. Si la vanne ne fonctionne pas correctement après la réparation initiale, effectuez d'autres réparations si nécessaire. Si rien ne fonctionne, remplacez la valve.

Test d'une soupape de décharge ou de sécurité

Méthodes d'essai

Il existe trois types de méthodes d'essai pour tester une soupape de sûreté à pression.

Essais sur banc d'essai

Dans le cas d'un essai sur banc, l'utilisateur doit arrêter complètement le système de l'installation et retirer toutes les soupapes de sûreté. Ces valves sont envoyées dans un laboratoire pour être testées et réparées si nécessaire. Après réparation, les valves se réinstallent dans le système. L'essai au banc est la méthode d'essai la plus complète ; les soupapes de sûreté à pression sont soumises à cette méthode d'essai lors de leur fabrication.

Tests en ligne

La procédure de test en ligne ne nécessite pas le retrait des vannes ni l'arrêt de l'installation. Un technicien qualifié peut tester les vannes du système pour calculer leurs points de consigne. Les tests en ligne sont populaires pour les inspections obligatoires régulières et fournissent des résultats précis en éliminant le besoin de temps d'arrêt. Cette méthode permet d'établir des rapports en temps réel, au sein du système, et élimine également les dommages liés au transport.

Fonctionnement en place

Un test manuel sur site est possible pour certaines soupapes de sûreté. Pour effectuer un test de fonctionnement en place, activez manuellement le levier de test sur la soupape de décharge de pression. Ce test garantit que la valve peut s'ouvrir et se fermer hermétiquement, mais il ne permet pas de vérifier à quelle pression la valve s'ouvre et se ferme. Il s'agit d'un test de base effectué tous les trimestres ou tous les deux ans sur les soupapes de sûreté à pression et qui garantit le fonctionnement le plus élémentaire des soupapes de sûreté à pression.

Configuration du test

Test d'une soupape de décharge : régulateur de pression (A), soupape à pointeau (B), jauge d'essai (C), soupape de décharge (D), gabarit d'essai (E) et point de déclenchement (F).

Figure 2 : Test d'une soupape de décharge : régulateur de pression (A), soupape à pointeau (B), jauge d'essai (C), soupape de décharge (D), gabarit d'essai (E) et point de déclenchement (F).

La figure 2 montre la procédure d'essai fonctionnel d'une soupape de sûreté à pression. Avant de commencer l'expérience, vérifiez les fiches techniques de la soupape de décharge et assurez-vous que l'expérience est conforme aux directives du fabricant. Vérifiez également si la vanne est correctement calibrée sur son point de consigne.

  1. Installez la soupape de décharge et les composants associés, comme indiqué sur la figure 2.
  2. Connectez la ligne N2 à l'entrée du collecteur de test (le système connecté à la soupape de décharge).
  3. Réglez la pression à l'aide d'un régulateur (figure 2, étiquette A). La vanne à pointeau (figure 2, repérée B) permet progressivement l'écoulement du fluide au fur et à mesure que la pression change dans le régulateur.
  4. Augmentez progressivement la pression jusqu'à ce que la soupape de sécurité (figure 2, repère D) s'ouvre. Un "Pop Test" teste la pression de réglage de la soupape de sûreté en comprimant la pression dans l'entrée de la soupape jusqu'à ce qu'elle s'ouvre. L'utilisateur compare la pression qui provoque l'ouverture de la valve avec la pression de consigne de la valve pour vérifier si la valve s'ouvre à la pression de consigne ou non.
  5. Notez la lecture sur la jauge de test (Figure 2 étiquetée C) et comparez-la à la pression de réglage de la valve. Effectuez cette étape 2 à 3 fois pour confirmation.
  6. Les critères d'acceptation de la soupape de surpression dépendent du fait que la pression enregistrée se situe dans les valeurs de tolérance selon les codes ASME indiqués dans le tableau 1.
  7. Après le test de la pression de consigne, effectuez le test d'étanchéité sur la soupape de décharge. Ce test est effectué en maintenant la pression d'essai à 90 % de la pression de consigne et en comptant le nombre de bulles produites par minute. La fuite d'air ou d'azote à travers le siège et le disque de la soupape de décharge produit des bulles. L'API 527 fournit des critères d'acceptation pour le test d'étanchéité :
    1. Comptez le nombre de bulles produites en une minute.
    2. Cette valeur doit être nulle pour les soupapes de sûreté à siège souple et ne doit pas dépasser la valeur spécifiée dans le tableau 2 pour les soupapes à siège métallique.
  8. Si le test confirme que la fuite de la soupape de sûreté n'est pas dans la limite de tolérance, il existe quelques moyens de dépanner et de résoudre la fuite.
  1. Tout d'abord, déterminez la cause de la fuite. Vérifiez que la valve n'est pas endommagée mécaniquement, qu'elle n'est pas de taille incorrecte ou que des saletés et des débris ne l'obstruent pas.
  2. Ensuite, il faut déterminer s'il faut réparer ou remplacer la valve. Par exemple, remplacez la vanne si elle est endommagée ou si elle n'est pas de la bonne taille. Réparez la valve si elle peut être nettoyée et ajustée pour fonctionner sans problème.

Une fois que la soupape de décharge fonctionne bien après la réparation ou le remplacement de la soupape endommagée, mettez en place une routine d'entretien et de tests réguliers. Une soupape de décharge endommagée peut présenter de graves dangers pour la fonctionnalité d'une installation.

Note : Ne retirez pas le sceau du fabricant et ne modifiez pas le réglage pendant les tests.

Section I du code ASME

Pression de consigne Tolérance
1,0 - 5,0 Kg/Cm2 G ± 0,14 Kg/Cm2 G
5,1 - 21,0 Kg/Cm2 G ± 3%
21,1 - 70,0 Kg/Cm2 G ± 0,70 Kg/Cm2 G
> 70,0 Kg/Cm2 G ± 1%

Tableau 1 : code ASME indiquant les valeurs de tolérance par rapport à la pression de consigne

Réglez la pression à 15,6 degrés Celsius (60 degrés Fahrenheit).

MPA (psig)

Diamètre de l'orifice < 18 mm (0,7 in)

Taux de fuite (bulles/min)

Diamètre de l'orifice > 18 mm (0,7 in)

Taux de fuite (bulles/min)

0.013 – 6.896 (15-1000) 40 20
10.3 (1500) 60 30
13.8 (2000) 80 40
17.2 (2500) 100 50
20.7 (3000) 100 60
27.6 (4000) 100 80
34.4 (5000) 100 100
41.4 (6000) 100 100

Tableau 2 : Taux de fuite pour l'essai des vannes selon API 527

A quelle fréquence tester une soupape de sécurité

L'API 576 stipule de tester la soupape de décharge aussi souvent que nécessaire pour maintenir le dispositif dans un état de fonctionnement satisfaisant. Cela signifie inspecter et tester la vanne conformément à un programme établi pour les vannes fonctionnant en continu. La fréquence de test requise dépend de l'application. Par exemple, testez une soupape de sûreté installée dans un environnement corrosif et pollué plus fréquemment qu'une soupape installée dans un environnement non corrosif. Certaines conditions nécessitent des intervalles de test plus courts :

  • Vibration
  • Charges pulsatoires
  • Faible différentiel entre la pression de consigne et la pression de fonctionnement

Examinez également l'historique des tests de la vanne au fil du temps. Testez la valve moins souvent si elle passe régulièrement le test. Pour les nouveaux procédés dont les conditions d'essai ne peuvent pas être prévues avec précision, effectuez l'inspection initiale dès que possible après le début des opérations afin d'établir un intervalle d'essai approprié et sûr. Testez la soupape de décharge après chaque incendie. Entretenez et remplacez le joint d'étanchéité de la valve si celle-ci s'ouvre brusquement.

FAQs

Une soupape de sécurité qui fuit est-elle dangereuse ?

Oui, les soupapes de sûreté qui fuient peuvent provoquer des surpressions entraînant une défaillance du système et des explosions. Diagnostiquez le problème et réparez ou remplacez la valve si nécessaire.

Comment réparer une soupape de sécurité qui fuit ?

Arrêtez le système, serrez ou remplacez les boulons du chapeau, et serrez les écrous du presse-étoupe. Si la valve ne fonctionne toujours pas correctement, remplacez-la.

Pourquoi ma soupape de surpression grince-t-elle ?

La vapeur et les autres fluides compressibles qui passent par la partie réducteur de pression de la valve peuvent convertir l'énergie mécanique du fluide en énergie sonore, ce qui provoque un grincement.

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