Vannes modulantes - Leur fonctionnement

Une vanne modulante est une vanne de régulation qui peut être entièrement ouverte, entièrement fermée ou entre l'ouverture et la fermeture, ce qui permet un débit partiel. Ils sont souvent automatisés à l'aide d'un actionneur associé à la vanne. Les types de vannes les plus courants sont : les vannes à soupape, les vannes à disque et les vannes quart de tour(vannes papillon ou vannes à bille). Pour réaliser la modulation, l'actionneur utilise un système de retour d'information qui fournit à l'opérateur des informations sur la position de la vanne. La modulation de la position de la vanne régule le débit, qui est souvent utilisé pour contrôler des paramètres secondaires tels que la température, le niveau ou la concentration. La figure 1 montre l'exemple d'une vanne à papillon et d'une vanne à bille modulante.

Table des matières

• Qu'est-ce que la modulation ?
• Vanne papillon modulante
• Vanne à bille modulante
• Pourquoi la modulation est-elle utilisée ?
• FAQ

Qu'est-ce que la modulation ?

Certains actionneurs de vannes électriques sont capables d'effectuer une commande modulante, souvent appelée DPS (système de positionnement numérique). Il est capable de positionner avec précision la vanne n'importe où entre la position complètement ouverte et complètement fermée (c'est-à-dire entre 0° et 90°). Ceci est nécessaire pour les applications qui requièrent une variation du débit. Généralement, la modulation est réalisée à l'aide d'un système de boucle de contrôle et d'une carte de circuit imprimé de positionnement (PCB) placée dans l'actionneur.

Il fonctionne en comparant la position d'entrée (position souhaitée) à la position physique de l'arbre de sortie (position réelle). La position de l'arbre de sortie est renvoyée au circuit imprimé par un potentiomètre entraîné par l'arbre de sortie. La carte de circuit imprimé compare alors les deux positions et, en cas de différence, elle considère qu'il s'agit d'une "erreur". Pour corriger l'erreur, l'unité de contrôle actionne la vanne jusqu'à ce qu'elle atteigne la position souhaitée (dans les limites de la tolérance). Les signaux de commande sont généralement de 0 à 10 V CC ou de 4 à 20 mA. Un signal de 0 V CC ou de 4 mA ferme complètement la vanne, tandis qu'un signal de 10 V CC ou de 20 mA l'ouvre complètement. Tout signal situé entre ces deux positions entraînerait une position partiellement ouverte ou fermée correspondante. Par exemple, un signal de 6 mA entraînerait un virage de 12°.

Les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation sont un exemple d'application nécessitant une modulation. Si la température d'entrée souhaitée est différente de la température réelle, l'actionneur ouvrira ou fermera davantage la vanne pour augmenter ou réduire le débit d'air conditionné.

Vanne papillon modulante

Les vannes papillon permettent en général un bon contrôle du débit. L'ajout d'un actionneur modulant à ces vannes permet de contrôler le débit avec une précision encore plus grande. Le servomoteur modulant est fixé à la vanne par l'intermédiaire de la tige qui, à son tour, commande la rotation du disque à l'angle désiré (entre 0° et 90°).

Vanne à bille modulante

Les robinets à tournant sphérique ne sont généralement pas utilisés pour les applications de contrôle du débit. Par conséquent, l'ajout d'un actionneur modulant permet d'utiliser les vannes à boisseau sphérique pour de telles applications. Cependant, il peut nécessiter quelques modifications pour être utilisé efficacement pour le contrôle des flux. Les modifications peuvent inclure l'utilisation d'une bille à orifice en V ou l'insertion d'un disque de compensation pour optimiser le débit. Les robinets à tournant sphérique avec actionneur sont souvent utilisés dans les applications de vide.

Pourquoi la modulation est-elle utilisée ?

Les vannes modulantes sont utilisées dans une grande variété d'applications car elles offrent de nombreux avantages par rapport à une simple commande marche/arrêt. En voici quelques avantages :

• Précision : L'actionneur contrôle précisément le débit en ajustant la quantité de flux passant à travers la vanne. Ce montant peut être modifié en fonction des besoins de la demande.
• Efficacité énergétique : Le fonctionnement régulier et contrôlé consomme moins d'énergie que des actions fréquentes de mise en marche et d'arrêt.
• Permet un contrôle à distance et automatisé.
• Moins d'usure car il ne nécessite pas d'action constante de mise en marche et d'arrêt.

L'utilisation d'une vanne de modulation présente également quelques inconvénients, tels que

• L'actionneur peut produire de la chaleur et nécessiter une maintenance fréquente.
• Prend du temps par rapport à un actionneur hydraulique ou pneumatique.

Les vannes de modulation sont couramment utilisées dans les applications de fluides. Voici quelques applications utilisant des vannes de modulation :

• Systèmes CVC
• Centrales électriques
• Lignes d'alimentation en vapeur
• Stations d'épuration des eaux usées
• Industrie de l'automatisation
• Systèmes d'irrigation

FAQ

Quel est le rôle d'une vanne modulante ?

Une vanne modulante contrôle automatiquement le débit dans le système. Il utilise des signaux de commande pour positionner avec précision la vanne à n'importe quel point entre l'ouverture et la fermeture complète (c'est-à-dire entre 0° et 90°).

Comment fonctionne une vanne de gaz modulante ?

Une vanne de gaz modulante est utilisée pour contrôler les fluctuations de température en régulant le débit de gaz. On le trouve couramment dans les chaudières résidentielles. La carte à circuit imprimé de la vanne de gaz modulante surveille l'entrée de gaz et le dispositif de contrôle de la température (thermostat). Lorsque l'on a besoin de plus de chaleur, l'apport de gaz au brûleur est augmenté. Lorsque l'on a besoin de moins de chaleur, l'apport de gaz est réduit. La température souhaitée est ainsi maintenue.

Qu'est-ce qu'une vanne de régulation modulante ?

Une vanne de régulation modulante contrôle avec précision les paramètres du processus tels que la pression, la température, le niveau, le débit, etc. et ajuste les positions d'entrée/sortie pour obtenir le résultat optimal.

Qu'est-ce qu'une vanne modulatrice ?

Une soupape modulatrice se trouve dans les transmissions automatiques pour changer de vitesse en fonction de la charge du moteur. Sa conduite de vide est fixée à l'admission et mesure la quantité de vide dans le système. Lorsque l'on appuie sur la pédale d'accélérateur, le papillon des gaz s'ouvre et la dépression est libérée. La valve modulatrice rétrograde alors la transmission. Lorsque l'on relâche la pédale pour accélérer, le papillon se ferme et la dépression augmente. La valve modulatrice passe alors à la vitesse supérieure de la transmission.

Qu'est-ce qu'une vanne modulante à 2 voies ?

Une vanne modulante à 2 voies contrôle le débit de l'entrée à la sortie de 0 à 100 %.

Qu'est-ce qu'un actionneur modulant ?

La vanne de régulation modulante est possible grâce à un actionneur modulant. Il est capable d'ouvrir la vanne dans n'importe quelle position entre 0 et 100 % d'ouverture/fermeture.