Vanne modulante - Comment elle fonctionne

Vanne modulante - Comment elle fonctionne

Vanne papillon modulante (gauche) et vanne à bille modulante (droite)

Figure 1 : Vanne papillon modulante (gauche) et vanne à bille modulante (droite)

Une vanne modulante est une vanne de régulation qui peut être entièrement ouverte, entièrement fermée ou entre l'ouverture et la fermeture, permettant ainsi un débit partiel. Elles sont souvent automatisées avec un actionneur en combinaison avec la vanne. Les types de vannes les plus courants sont : le robinet à soupape, le robinet à disque et les vannes quart de tour(vanne papillon ou vanne à bille). Pour réaliser la modulation, l'actionneur utilise un système de retour d'information pour donner un retour d'information sur la position de la vanne à l'opérateur. 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 papillon et d'une vanne à bille modulante.

Table des matières

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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 la position complètement fermée (c'est-à-dire entre 0° et 90°). Ceci est nécessaire pour les applications qui nécessitent 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). L'emplacement de l'arbre de sortie est renvoyé à la carte PCB par un potentiomètre qui est entraîné par l'arbre de sortie. Le circuit imprimé compare alors les deux positions et, s'il y a une différence, il la considère comme une "erreur". Pour corriger l'"erreur", l'unité de commande fait fonctionner la vanne jusqu'à ce qu'elle atteigne la position souhaitée (dans les limites d'une tolérance). Les signaux de commande sont généralement de 0-10 V CC ou de 4-20 mA. Un signal de 0 V CC ou 4 mA ferme complètement la vanne tandis qu'un signal de 10 V CC ou 20 mA l'ouvrirait complètement. Tout signal entre ces deux positions entraîne une position partiellement ouverte ou fermée correspondante. Un exemple serait un signal de 6mA qui 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/réduire le débit de l'air conditionné.

Vanne papillon modulante

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

Vanne papillon modulante

Figure 2 : Vanne papillon modulante

Vanne à bille modulante

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

Vanne à bille modulante

Figure 3 : Vanne à bille modulante

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. Quelques avantages :

  • La précision : L'actionneur contrôle précisément le débit en ajustant la quantité de débit passant par la vanne. Ce montant peut être modifié en fonction des exigences de l'application.
  • L'efficacité énergétique : Le fonctionnement régulier contrôlé consomme moins d'énergie que les actions fréquentes de marche/arrêt.
  • Permet un contrôle à distance et automatisé.
  • Moins d'usure car il n'est pas nécessaire de l'allumer et de l'éteindre constamment.

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

  • L'actionneur peut produire de la chaleur et nécessiter un entretien fréquent.
  • Cela prend beaucoup de temps par rapport à un actionneur hydraulique ou pneumatique.

Les vannes modulantes sont couramment utilisées dans les applications fluides. Certaines applications utilisant des vannes modulantes sont :

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

FAQ

Que fait une vanne modulante ?

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

Comment fonctionne une vanne de gaz modulante ?

Une vanne de gaz modulante est utilisée pour contrôler la fluctuation de température en régulant le débit de gaz. On le trouve couramment dans les fours résidentiels. La carte de circuit imprimé dans la vanne de gaz modulante surveille l'entrée du gaz et le dispositif de contrôle de la température (thermostat). Lorsque l'on a besoin de plus de chaleur, l'apport de gaz vers le brûleur est augmenté. Lorsqu'il faut moins de chaleur, l'apport de gaz est réduit. Ainsi, la température souhaitée est maintenue.

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

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

Qu'est-ce qu'une vanne modulatrice ?

On trouve une soupape modulatrice dans les transmissions automatiques pour changer de vitesse en fonction de la charge du moteur. Sa ligne de vide est reliée à l'admission et mesure la quantité de vide dans le système. Lorsque l'on appuie sur la pédale d'accélérateur, la plaque d'accélérateur s'ouvre et la dépression est libérée. La valve modulatrice va alors rétrograder la transmission. Lorsque l'on relâche la pédale pour accélérer, la plaque d'accélérateur se ferme et la dépression augmente. La valve du modulateur va alors faire passer la transmission à la vitesse supérieure.

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 ?

Un actionneur modulant est ce qui rend possible la vanne de régulation modulante. Il est capable d'ouvrir la vanne à n'importe quelle position entre 0 et 100% d'ouverture/fermeture.

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