Instrumentation : vannes de régulation pour le process

G uide d’achat
INST R U M E N T A T I O N
Vannes de régulation

Il n’y a guère de règles précises pour choisir une vanne de régulation. Comme
toujours, c’est l’application qui guide les choix technologiques. Deux fournisseurs
peuvent toutefois proposer deux technologies différentes pour une même d’application. C’est aussi une question de culture. En France, par exemple, le parc de
vannes rotatives est plus important que celui des vannes linéaires. Aux Etats-Unis
c’est exactement le contraire. Chaque constructeur apporte des améliorations à sa
technologie, lui permettant d’être installée là où elle n’avait auparavant pas accès.
Difficile donc de s’y retrouver et d’avoir une vision globale de ce marché. Pour être
sûr de faire le bon choix, il vaut mieux rester pragmatique : connaître bien son
process, faire le choix du corps de vanne, puis le servomoteur, puis le positionneur… Il paraît qu’on apprend vite…
D
ans le monde des vannes, il faut
avancer prudemment. Une
vanne de régulation comporte
trois éléments principaux : le
corps de vanne qui assure le réglage du
débit ; le positionneur qui régule l’ouverture
de la vanne en accord avec le signal de commande ; le servomoteur ou l’actionneur qui
assure la conversion
du signal de comL’essentiel
mande en mouvement
 Pour choisir une vanne de
de la vanne. Voilà au
régulation, il faut d’abord
moins une chose acdéfinir les caractéristiques
quise. Après, plus rien
de son process : température,
n’est sûr…
pression, pression différenVannes à clapet, vannes
tielle, nature du fluide…
à papillon, à mem Le choix du corps de vanne
brane, à boisseau sphédépendra aussi de la culture
rique, vannes globes,
de chaque fournisseur
vannes à éléments sphé Vannes droites ou vannes
riques ou à obturateur
rotatives, les avis sont
excentré, comment s’y
partagés
retrouver ? « L’utilisateur
 Il en va de même pour les
ne s’y retrouve pas vraipositionneurs analogiques
ment », reconnaît un
ou numériques
fabricant anonyme.
 Les positionneurs numériques
« C’est une question d’hapar leur capacité
bitude », nous dit un
d’auto-diagnostic s’imposent
autre qui se veut plus
lentement mais sûrement
rassurant.
50
La norme internationale IEC 60534 sur les
vannes de régulation des process industriels
propose, entre autres, une terminologie
pour définir tous les noms des vannes, tous
les accessoires, tous les paramètres.
Personne ne la suit vraiment, chacun restant
avec son propre vocabulaire. L’une des raisons s’explique par le fait que chaque constructeur détient son propre savoir-faire, a
développé ses propres technologies avec une
multitude de petites subtilités. Il utilise donc
des termes “bien à lui” et il ne veut surtout
pas en changer pour montrer sa différence.
Donc, dans le monde des vannes, on n’est
jamais vraiment certain de parler de la même
chose.
Et, lorsque l’on est à peu près d’accord sur
le vocabulaire, il paraît bien délicat de prétendre qu’une vanne rotative à boisseau
sphérique est meilleure qu’une vanne linéaire à cage. Il semble tout aussi hasardeux
d’affirmer qu’il faut préférer un actionneur
pneumatique simple effet ou double effet.
Cela dépend de la culture de chacun. Ainsi,
certains constructeurs affirment avec la plus
grande conviction que les vannes rotatives
sont la meilleure solution technico-économique pour les fortes pressions. D’autres, au
contraire, assureront, tout aussi sûrs d’euxmêmes, que ce sont les vannes droites.
La vérité est, sans doute, un peu partout.
Chaque fabricant a amélioré ses produits en
fonction de sa propre culture et de sa stratégie marketing : il y a les constructeurs “vannes droites” et les constructeurs “vannes
rotatives”. Il y a ceux qui sont “actionneurs
analogiques”, et ceux qui sont “actionneurs
numériques”…
Le prix n’est pas un indicateur plus fiable.
Ainsi, pour la même application un fournis-
Deux grandes familles
Vannes rotatives
L’ouverture/fermeture de la vanne se fait par
un mouvement rotatif du clapet de 0 à 90 °
Avantages
 Meilleure rangeabilité
 Meilleure Cv
 Emissions fugitives minimisées (étanchéité au presse-
étoupe)
 Bonne résistance aux vibrations
 Faible poids
 Intégration simple dans la tuyauterie
Vannes linéaires
L’ouverture/fermeture de la vanne se fait par
un mouvement linéaire de la tige de bas en haut
et de haut en bas
Avantages
 Une vanne globe (vanne droite) est davantage
préconisée pour les cas difficiles (forte température, forte
pression, grande différence de pression)
 Pour des hautes pressions (le clapet équilibré réduit
fortement la puissance et la taille de l’actionneur)
 Moins de phénomène de cavitation
MESURES 805 - MAI 2008 - www.mesures.com
Corps de vanne, servomoteur,
positionneur sont les trois
éléments principaux d’une vanne
de régulation.
Le choix du corps de la vanne
dépend de l’application mais aussi
du savoir-faire du fabricant.
seur vous vendra une vanne rotative plus
chère qu’une vanne linaire. C’est une question de stratégie marketing, de volume de
production. « Cela dépend aussi de l’usine la plus
proche, reconnaît un fournisseur. Si elle produit
des vannes linéaires, les commerciaux locaux favoriseront davantage cette technologie. »
Nous voilà donc bien avancés. « Si j’avais à
résumer la situation, le choix d’une vanne dépend
toujours des conditions. Sur de l’eau, à 10 bar et
20 °C, on peut mettre n’importe quel type de vanne,
précise Jean-Luc Drezet, directeur des ventes
de Metso Automation. « Après c’est au cas par cas.
Sur de la vapeur à 350 °C avec une forte perte de
charge, on doit déjà éliminer les vannes à segments
sphériques ou à obturateur excentré… Sur des applications très difficiles à haute température et à
haute pression, on vous orientera davantage vers une
vanne linéaire à cage. »
D’abord, faire le choix
des bons paramètres
Pour choisir une vanne, il faut d’abord connaître le process sur lequel elle sera installée.
Le facteur le plus important en premier lieu
est la valeur de la pression différentielle (ΔP)
que doit maintenir la vanne fermée (force
sur le clapet = surface du clapet x pression).
MESURES 805 - MAI 2008 - www.mesures.com
Ceci détermine ou élimine déjà certains
types de vannes qui, suivant le diamètre,
n’ont pas l’actionneur adéquat. Certaines
vannes (comme les vannes à cage, par exemple) sont plus étudiées au fonctionnement
avec de fortes ΔP.
Ensuite, il faut vérifier le produit à contrôler :
liquide, gaz, vapeur, chargé ou non, et les
conditions en pression et en température…
Tous ces facteurs doivent être évidemment
connus. Autre paramètre important : le Cv. Il
s’agit du repère de grandeur au moyen duquel le technicien peut déterminer la dimension d’une restriction à l’intérieur de la
vanne, connaissant les conditions de débit et
de pression et ceci pour n’importe quel
fluide (le Cv est proportionnel à la section
de passage entre le siège et le clapet).
Emerson Process Management
Masoneilan
pour le process
Par ailleurs, d’autres critères d’utilisation,
comme l’étanchéité, la précision du positionnement, la rangeabilité… font que certaines vannes seront plus ou moins adaptées
aux besoins…
Ce n’est pas fini. Il convient ensuite de se
poser la question sur la qualité de la régulation. Quelle est la performance de la vanne
recherchée pour assurer la meilleure régulation possible ? Cela dépend de ce qu’elle
fait. Dans les applications à valeur de consigne statique par exemple, la principale fonction de la boucle de régulation est de compenser les perturbations de charge du
process. Ce n’est pas trop compliqué et il
n’est peut-être pas la peine d’investir dans la
“Rolls” des vannes. En revanche, s’il y a besoin d’une très fine régulation sur un ➜
51
Guide d’achat
Bermad
➜ produit à haute valeur ajoutée, mieux
vaut s’assurer de la performance de la vanne.
Celle-ci se teste généralement dans les bancs
d’essai du fabricant par la mesure du déplacement en réponse aux modifications de
signal d’entrée. Elle se caractérise par de
nombreux facteurs, comme la bande morte,
le broutement, la vitesse de réponse, l’hystérésis, la linéarité…
Linéaires ou rotatives
Ayant ainsi une “bonne idée” du besoin, le
premier élément à considérer est le corps de
vanne. Puisque c’est lui qui est en contact
avec le process, c’est lui qui reçoit et subit
toutes ses influences. C’est aussi lui qui génère les frictions, les jeux mécaniques. C’est
là où les risques de fuites, voire de rupture,
sont les plus importants.
Il existe - et sur ce point, les différents acteurs
sont d’accord - deux grandes familles de
vannes : les vannes droites (dites aussi vannes
globes ou vannes linéaires) et les vannes rotatives.
Pour une vanne droite, l’ouverture/fermeture se fait par un mouvement linéaire d’une
tige de bas en haut.
Des corps de vanne entortillés, pour détendre le fluide afin
de minimiser la cavitation et le bruit.
Pour une vanne rotative, l’ouverture se fait
par un mouvement rotatif du clapet de 0 à
90 °.
Aujourd’hui, pratiquement tous les fournisseurs proposent les deux gammes de vannes
rotatives et linéaires. Au niveau mondial, les
vannes rotatives représentent environ 30 %
du marché de vannes. Elles sont en quelque
sorte à l’équilibre avec les vannes linéaires au
niveau européen. Pour le marché français, la
tendance est inversée ; avec plus de 70 % environ pour les vannes rotatives. Les raisons
sont essentiellement historiques. La vanne
droite est née il y a environ 130 ans aux
Etats-Unis chez Fisher (actuellement Emerson
Process Management – Fisher) qui est restée
aujourd’hui encore le numéro 1 mondial de
la vanne droite. Les vannes rotatives à segment sphérique (une portion de sphère
tourne pour réguler l’ouverture) ou les vannes à papillon (principe voisin du robinet)
ne sont guère moins anciennes. Mais dans
les années 60, le Français Masoneilan marque
un pas important en développant la première
vanne rotative à obturateur excentré.
« L’obturateur qui n’est plus dans l’axe de rotation
créé un couple beaucoup plus important, explique
Stéphane Leledy, responsable marketing chez
Masoneilan. Ceci a permis de travailler sur des débits
plus forts. Surtout, l’obturateur excentré offre une
finesse de régulation beaucoup plus grande, meilleure
que 1 %. »
Aujourd’hui, pour les défenseurs de la vanne
rotative, celle-ci a pratiquement tous les
avantages : plus facile à installer, un meilleur
Cv, une plus grande “rangeabilité”, une
meilleure étanchéité au presse-étoupe. « Une
vanne rotative peut répondre pratiquement à toutes
les applications, estime Jean-Luc Drezet (Metso
Automation). Les vannes linéaires prennent ➜
Dans chaque famille
Vannes rotatives
Type de vannes
Applications – observations
Type de vannes
Applications - observations
 A segment sphérique (ou demi-
 Pour fluides visqueux, fibreux,
 A simple siège (dit aussi vannes
 Bonne étanchéité à la fermeture - la poussée
 A obturateur excentré
 Forts débits
 A double siège
 Le principal avantage apporté au corps de vanne
sphère)
Une portion de sphère tourne pour
réguler l’ouverture
L’obturateur n’est pas dans l’axe
de rotation
pâteux, qui se figent…
La demi-sphère sectionne les fibres
à la fermeture et garantit l’étanchéité
 Bonne finesse de régulation
 Applications sur huiles, gaz…
à clapet)
Constitué par deux clapets et
par deux sièges vissés
assez peu développé en Europe
du liquide exerce une force importante sur le clapet,
ce qui nécessite un actionneur puissant
 Frottements importants au niveau du presse-étoupe
 Risque de bouchage par des particules en suspension
à simple siège concerne son équilibrage, c’est-à-dire
la diminution de la force résultante due à la poussée
du fluide sur le clapet donc utilisable pour des fortes
différences de pression
 Relativement cher (éléments mécaniques doublés)
 Plus étudiées au fonctionnement avec de fortes ΔP
Comprend un obturateur et une cage.
 Pour applications très difficiles à hautes températures
Le fluide arrive perpendiculairement
et hautes pressions
à la cage et passe par un espace
déterminé par la position de
l’obturateur (sorte de piston) à l’intérieur
de la cage. En position basse, les trous
situés à la partie inférieure de la cage
sont obturés et réalisent ainsi
l’étanchéité de la vanne à la fermeture
 A disque excentré (dites aussi vanne
 Application gros diamètres et
 A cage
 A sphère de régulation (dites aussi
 Cas difficiles, fluides chargés avec
 A membrane
 Elle est utilisée dans le cas de fluides très chargés
La section de passage est obtenue entre de particules solides, ou très corrosifs
une membrane déformable en
 Solution peu coûteuse
caoutchouc synthétique généralement  Supprime les presse étoupes, d’où le risque de fuites
et la partie inférieure du corps de vanne ventuelles. Bonne étanchéité à la fermeture
 Précision de réglage médiocre
 Caractéristique statique mal définie
à papillon bien que ce terme soit plus
usuellement employé pour les vannes
Tout-Ou-Rien)
boisseau sphérique bien que ce terme
soit plus usuellement employé pour
les vannes Tout-Ou-Rien)
52
Vannes linéaires (dites aussi vannes globes ou vannes droites)
forts débits
fort phénomène de cavitation.
Le fluide suit le corps de la vanne
(le chemin permet une meilleure
détente du fluide)
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Guide d’achat
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Guide d’achat
Qui fait quoi ?
Fournisseurs
Vanneslinéaires
Simple siège
ou à clapet
Bermad

Bürkert Contromatic

Emerson Process Management

Flowserve

KSB AMRI

Masoneilan

Double siège
Vannes rotatives
A cage
A segment
sphérique
En option


Samson

Tyco Valves and Controls

A disque
excentré
(ou à
papillon)
A sphère de
régulation
(ou boisseau
sphérique)

















Metso Automation
Gemü
A obturateur
excentré



















La liste des fournisseurs de vannes est très longue. Il existe dans ce domaine un grand nombre d’acteurs, parfois spécialisés sur tel ou tel type de vannes, parfois présents sur un seul secteur d’applications
ou même localisés sur une seule région géographique. Ils peuvent être issus du domaine de la robinetterie, des équipements industriels ou encore du domaine de l’instrumentation ou du contrôle
de process. Ne pouvant, dans notre guide d’achat, recenser tout le monde, nous nous sommes concentrés sur les acteurs les plus généralistes, présents dans les processus industriels classiques.
➜ l’avantage seulement pour les fortes pressions. »
En effet, à fortes pressions, le clapet équilibré
de la vanne linéaire permet de réduire la
taille et la puissance de l’actionneur. « Dès que
l’on est au-dessus de 100 bar, avec des risques de
cavitation (implosions de bulles de gaz dans les milieux liquides) ou de bruit (dans les milieux gazeux), nous proposons les vannes linéaires », confirme Stéphane Leledy (Masoneilan).
D’une manière générale, une vanne linéaire
est préconisée pour les cas difficiles : forte
température, forte pression, grande différence de pression. Pour le pionnier de la
vanne droite, celle-ci est toujours plus performante que la vanne rotative. Christophe
Levêque, responsable produits vannes chez
Emerson Process Management (Fisher) avance
deux principaux arguments. Le premier argument est mécanique : « Une vanne droite, par
sa construction, induit beaucoup moins de jeux mécaniques et de frictions. La vanne s’use moins, se
dérègle moins… ». L’autre argument est lié à
la caractéristique intrinsèque de débit. On
distingue essentiellement deux types : la loi
“intrinsèque linéaire” (le débit évolue linéairement en fonction du signal. Des accroissements égaux du signal vanne provoquent
des accroissements égaux de débit. La caractéristique est donc une droite.) et la loi
“égale pourcentage” (la caractéristique est
Maudite cavitation
Sur les liquides, lorsque la pression
statique dans la veine fluide
décroît, un phénomène de cavitation
apparaît (formation de petites
bulles de vapeur au sein du fluide).
Quand la pression statique
s’accroît à nouveau (diminution
de la vitesse par élargissement
de la veine fluide), les bulles de vapeur se
condensent et implosent.
Ce phénomène de cavitation présente
quelques inconvénients :
- Bruit d’un niveau sonore inacceptable
très caractéristique car semblable
54
à celui que provoqueraient des cailloux
circulant dans la tuyauterie ;
- Des vibrations à des fréquences élevées
ayant pour effet de desserrer toute
la boulonnerie de la vanne et de ses
accessoires ;
- Une destruction du clapet, du siège,
du corps, par enlèvement de particules
métalliques ;
- Le débit traversant la vanne n’est plus
proportionnel à la commande.
Pour éviter tous ses déboires,
les constructeurs ont développé
des dispositifs antibruit.
une exponentielle. Des accroissements égaux
du signal vanne provoquent des accroissements égaux de débits relatifs).
Généralement, une vanne rotative suit une
loi “intrinsèque linéaire” et une vanne linéaire une loi “égale pourcentage”. « Le process lui-même n’est pas linéaire, explique
Christophe Levêque (Emerson Process
Management – Fisher). Il faut donc, avec une vanne
rotative, au niveau de la régulation faire varier le
gain en fonction des caractéristiques différentes de
débit de la vanne et du process. Une vanne linéaire
permet de minimiser les erreurs au niveau du
gain. »
Autre avantage encore, une vanne linéaire est
beaucoup moins sensible au phénomène de
cavitation ou de bruit. En revanche, une
vanne linéaire aura tendance à récupérer les
particules solides dans son guide. Elle est
donc plus sensible aux bouchages, à l’encrassement…
Mais, là encore, tous ses avantages et inconvénients ont pu être palliés par des développements spécifiques à chaque constructeur.
Il est donc impossible de fixer des règles
précises.
Le servomoteur : “vaincre
la pression”
Vient ensuite le servomoteur, l’organe actionnant la tige de la vanne. L’effort développé par le servomoteur à deux buts. Le
premier : lutter contre la pression agissant sur
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le clapet. Le second : assurer l’étanchéité de
la vanne. Dans la grande majorité des applications, on utilise un servomoteur pneumatique simple effet : de l’air est envoyé, par
une seule entrée, sur le ressort de manière à
maintenir l’équilibre souhaité. Pour des fortes
pressions et afin de limiter la taille du servomoteur, on en choisit un à double effet. Dans
ce cas-là, l’air est envoyé par deux côtés simultanément pour doubler la réaction mécanique du ressort. « Ceux-ci sont très peu
utilisés en Europe, souligne Stéphane Leledy
(Masoneilan). Il n’y a pas de véritable raison technique. Il s’agit plutôt d’une question d’habitude. »
Un article publié par un ingénieur de chez
Metso Automation relève cependant que les
actionneurs à double effet ont tendance à se
montrer plus raides et par conséquent moins
affectés par le facteur de charge (c’est-à-dire
le couple ou la force nécessaire à l’actionneur rapporté à son couple ou sa force de
sortie) que ceux à simple effet. « Un servomoteur à double effet génère dans certains cas une
hystérésis plus importante », précise toutefois
Christophe Levêque (Emerson Process
Management – Fisher).
Metso Automation
Guide d’achat
Positionneurs numériques
ou analogiques
Enfin, le troisième élément principal d’une
vanne est le positionneur dont la fonction de
base est de garantir la position correcte de
l’obturateur par rapport au siège pour un
signal de commande donné. C’est l’élément
qui, ces dernières années, a connu le plus
d’évolutions, avec notamment le développement des positionneurs numériques. Mais
attention ! Depuis le temps que l’on parle de
positionneurs numériques (c’est-à-dire depuis le début des années 90), on pourrait
croire que les positionneurs analogiques ont
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Les positionneurs
numériques
offrent aux vannes
toutes les possibilités
de communication,
de configuration,
de réglage à
distance... et aussi
la surveillance
continue des vannes,
pour une
maintenance
prédictive.
totalement disparu. C’est faux. Là encore,
suivant l’histoire du fabricant, certains proposent préférentiellement les positionneurs
analogiques. Parmi ceux-ci, on distingue les
positionneurs pneumatiques, alimentés par
de l’air et les positionneurs électropneumatiques alimentés par un signal électrique, le
plus souvent en 4-20 mA. Les premiers ne
représentent plus qu’un pourcentage du
marché mais ils ont encore leurs adeptes,
ceux qui ne veulent pas ajouter à la facture
le coût d’un câblage électrique. Ceux aussi
qui ont des applications sur des sites très
isolés choisiront un positionneur pneumatique pour ne pas avoir à “tirer des fils”. Les
positionneurs électropneumatiques quant à
eux représentent encore la part la plus importante du marché. Ils intéressent tous ceux
qui n’ont pas encore pris le virage du numérique, pour des questions économiques, de
confiance, de compétences. « Sans composants
électroniques, les risques de pannes sont moins importants, reconnaît Stéphane Leledy
(Masoneilan). Avec des positionneurs analogiques,
les industriels recherchent la fiabilité ». Par
ailleurs, beaucoup n’ont ni le temps ni les
ressources humaines nécessaires pour mettre
à profit les informations apportées par les
positionneurs numériques.
L’autodiagnostic
comme leitmotiv
Même si le marché des positionneurs numériques reste encore sous la barre des 50 %,
c’est lui qui évolue le plus fortement et d’une
manière inéluctable.
Tout d’abord et surtout pour des raisons de
performance de régulation. Le réglage effectué par la vanne est plus précis du fait d’un
asservissement à l’aide d’un capteur de position et de calcul, selon un algorithme numérique, de l’action nécessaire sur le servomoteur de vanne.
Dans un positionneur analogique, tous les
éléments mécaniques (ressort, soufflet,
membranes, tige…) sont susceptibles de
bouger et de perturber le mécanisme. « Il est
réglé en sortie d’usine dans un atelier à 20 °C, mais,
entre le transport et l’installation dans des conditions
thermiques totalement différentes, le positionneur
est la plupart du temps déjà déréglé avant même sa
mise en fonctionnement », explique ➜
55
Guide d’achat
Aperçu de l’offre
Fournisseur Nom
de la série
Type
de vannes
Pression
de service
Température Diamètres
de service
de
conduite
Observations
Particularités
Applications
Bermad
700/800
Vanne linéaire
simple siège
ou à clapet
Jusqu’à 40 bar
Jusqu’à 80 °C
(option 120 °C)
DN 40 à 900
Vannes automotrices
pilotées
Adduction d’eau potable, protection
incendie,
industrie pétrolière, process
industriels
Bürkert
Type 2702
Vanne linéaire
à siège incliné
Jusqu’à 16 bar
Jusqu’à 180 °C
DN 13 à 65
Débit élevé, longue durée de vie,
conception compacte, anticoup
de bélier
Particulièrement pour la vapeur,
grande modularité pour le montage
des accessoires
Type 2712
Vanne linéaire
à simple siège
Jusqu’à 16 bar
Jusqu’à 180 °C
DN 04 à 100
Siège interchangeable
3 à 5 valeurs de Cv par
raccordement
Agroalimentaire CIP/SIP et process
auxiliaire avec vapeur, eau froide
et glycolé, machine pour le textile
et teinture, échangeur chaud et
autoclave, stérilisateur et laveuse,
appareil de distillation
Type 2731
Vanne linéaire
à membrane
en Inox
Jusqu’à 10 bar
Jusqu’à 130 °C
DN 15 à 100
Corps universel, membrane
de séparation, sans volume mort
Génie hydraulique, traitement des
eaux usées, ingénierie des effluents,
industrie de la mécanique générale
Modèle GX
Vanne linéaire
simple siège
Jusqu’à 50 bar
Jusqu’à 371 °C
DN 15 à
DN 150
Corps acier, inox, hastelloy,
matériaux exotiques sur demande
Application ‘’générale’’,
vapeur, air, eau
possibilité de cage antibruit
Modèle
VeeBall
Vanne rotative
à boisseau
sphérique
Jusqu’à 50 bar
Jusqu’à 427 °C
DN 25 à
DN 400
Rangeabilité 1:300, corps acier,
inox, possibilité de Cv important,
entre-face normalisée et standard
aux vannes rotatives
Air, eau, pâte à papier, fluide
visqueux ou chargé, possibilité de
dispositif antibruit et anticavitation
Modèle
Easy e
Vanne linéaire
à cage
Jusqu’à 420 bar
Jusqu’à 593 °C
DN 15 à
DN 600
Corps acier, inox, matériaux
exotiques
Air, eau, vapeur, forte perte
de charge, possibilité de dispositif
antibruit et anticavitation
Flowserve
MaxFlo 3
Vanne rotative
à obturateur
excentré
Jusqu’à 40 bar
Jusqu’à 400 °C
DN 25 à 200
Arbre non-traversant, rangeabilité
pouvant atteindre 160:1, système
antiéjection intégral
Toute application process
Gemü
Série 600
Vanne linéaire
à membrane
De 0 à 10 bar
De -10 à 180 °C
DN 4 à DN 300 Membrane en métal,
passage direct (2/2 voies),
vanne en T, vanne de fond de cuve
Produits ultra-purs jusqu’à très
chargés, liquides ou gazeux
Série 400
Vanne rotative
à papillon
Jusqu’à 50 bar
De -20 à 600 °C
DN 15 à
DN 2 000
Construction compacte
en plastique et métal
Pour fluides propres,
liquides et gaz neutres
ou agressifs
Série 700
Vanne rotative
à boisseau
sphérique
Jusqu’à 63 bar
De -20 à 600 °C
DN 6 à
DN 100
Hautes températures et pression
valeurs Cv faibles, faibles
fréquences de manœuvre
Pour fluides propres,
liquides et gaz neutres
ou agressifs, vapeurs
CAMFLEX II
Série 35002
Vanne rotative
à obturateur
excentré
Jusqu’à 100 bar
De -196 à 400 °C DN 25 à 250
Etanchéité classe VI, arbre cannelé
pour un meilleur accouplement,
presse-étoupe à faible émission
fugitive, positionneur directement
monté en bout d’arbre
Choix des matériaux et options pour
toute application, fluide corrosif
ou érosif, service cryogénique,
enveloppe de réchauffe
Série 41005
Vanne linéaire
à cage
Jusqu’à 420 bar
De -196 à 566 °C DN 50 à 600
Conception équilibrée pour
actionneurs petits, clapets pilotes,
dispositifs antibruit ou anticavitations à un ou plusieurs étages
de détente, dispositif VRT à
écoulement axial tortueux
Choix des matériaux, plusieurs types
de segment d’étanchéité,
application avec fortes pressions
différentielles, à très hautes et très
basses températures
Lincolnlog
Série 78400
Vanne linéaire
multi-étagée
à écoulement
axial et
tortueux
Jusqu’à 420 bar
De -29 à 316 °C
DN 25 à 300
Dispositifs anticavitations multiétagés à écoulement axial
et tortueux,
guidage par cage, petit actionneur,
protection du clapet à l’ouverture
Pour application très difficile à fortes
pressions différentielles,
choix des matériaux, y compris
exotiques, choix des raccordements
(brides, à souder…)
Série R
Vanne rotative
à segment
sphérique
20 à 50 bar (PN)
De -40 à 250 °C
DN 25 à 50
Peut remplacer 2 vannes linéaires,
longue durée de vie - matériaux
CF8M - WCC, sécurité feu,
étanchéité
classe IV (V)
Toute application process
(exemple : contrôle de
chaudières fuel ou gaz)
Emerson
Process
Management
- Fisher
Masoneilan
Metso
Automation
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MESURES 805 - MAI 2008 - www.mesures.com
Guide d’achat
MESURES 805 - MAI 2008 - www.mesures.com
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Guide d’achat
Aperçu de l’offre (suite)
Fournisseur Nom
de la série
Type
de vannes
Pression
de service
Température Diamètres
de service
de
conduite
Observations
Particularités
Applications
Metso
Automation
Finetrol
Vanne rotative
à obturateur
excentré
20 à 100 bar
(PN)
De -196 à 400 °C DN 25 à 250
Etanchéité classe IV,
pas de fuite au
presse-étoupe pendant 4 ans
Toute application process
(exemple : ultra low sulphur
gasoline)
Neldisc
Vanne rotative
à disque
excentré
20 à 100 bar
(PN)
-196 à 400 °C
Construction triple excentrée,
siège flexible indépendant
de la pression
Toute application process
PN 10 à 400
De -250 à 550 °C DN 15
à DN 400
Vannes pneumatiques, électriques
à passage droit, 3 voies
et à passage équerre
Régulation et commande
des procédés
DN 75
à 2 000
Samson
Série 240,
250, 280
Tyco Valves
and Controls
Vanessa
Vannes
rotatives
PN 10 à 200
De -254 à 815 °C DN 80 à 200
Conception métallique,
dispositif antibruit
Application gaz, pétrole,
chimie, offshore
Descote
Vannes
linéaires
PN 150 à 4 500
De -196 à 650 °C DN 50 à 600
Dispositif antiémission
fugitive, double enveloppe
Application gaz, pétrole,
chimie, offshore, application
dangereuse (chlore, HF…)
Offre non-exhaustive
➜ Christophe Levêque (Emerson Process
Management – Fisher). Pour les positionneurs numériques, il y a beaucoup moins de pièces mécaniques et des composants électroniques permettant de
compenser les dérives. » Capteur de position à
effet Hall sans contact, algorithme numérique évolué, contrôle du débit d’air dans le
positionneur, de génération en génération,
le positionneur numérique progresse en
performance et fiabilité. L’autre apport du
numérique est, comme on dit, l’intelligence.
Un positionneur de vanne est dit “intelli-
gent” lorsqu’il communique sur des bus de
terrain mais aussi, plus communément, via
le protocole Hart. « Il est facile, en termes d’installation, de passer d’un positionneur électropneumatique sur 4-20 mA à un positionneur numérique
4-20 mA (Hart) », précise Stéphane Leledy
(Masoneilan).
Cette communication ouvre ainsi les portes
des autoréglages, auto-étalonnages, autovérifications, autodiagnostics : le grand leitmotiv des fournisseurs. En cas de panne d’un de
ses composants, le positionneur indique lui-
Les servomoteurs
Servomoteur pneumatique (la mise en mouvement de la vanne est assurée par
un circuit d’air)
 Simple ressort de rappel
Simple effet : l’air est envoyé, par une seule entrée, sur le ressort de manière
à maintenir l’équilibre souhaité
Double effet : deux arrivées d’air sur le ressort doublent la force exercée sur le ressort,
limitant ainsi la taille de l’actionneur
 Multiressort de rappel
Plusieurs ressorts peuvent remplacer un seul. Gain de compacité. Pour les fortes
pressions
 A membrane classique : la section n’est pas constante
 A membrane déroulante : la section est constante - garantie d’une régulation plus
fine - surtout utilisée pour les vannes rotatives
Servomoteur hydraulique (la mise en mouvement de la vanne est assurée par
un circuit d’eau)
Pour les gros diamètres ou lorsqu’il faut des forces très importantes.
Servomoteur électrique (la mise en mouvement de la vanne est assurée par une
force électrique)
Le servomoteur ou actionneur est l’élément qui assure la conversion du signal de commande en mouvement de la vanne.
Le servomoteur pneumatique est, de loin, le plus utilisé.
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même quel est son composant défectueux.
Suivi statistique des paramètres, test avec visualisation graphique de ses performances
statiques ou dynamiques (exemple : hystérésis, temps de réponse, tests de signature…), les fournisseurs sont intarissables
sur le sujet.
Des versions simplifiées
Pourtant, cette maintenance prédictive a du
mal à se mettre en place. Les industriels, de
plus en plus pressés, n’ont pas toujours le
temps de se pencher sur ce flot de données
qui arrive pratiquement en continu.
Après avoir donc développé des positionneurs numériques “luxueux”, avec tous les
autodiagnostics possibles et imaginables, les
fabricants développent aussi des versions
plus simples.
Afin de répondre avant tout à la fonction
première d’une vanne qui est d’assurer une
bonne régulation, « on s’aperçoit que les qualités de précision du positionneur numérique sont
l’argument auquel l’industriel est le plus sensible »,
souligne Stéphane Leledy (Masoneilan). Le
prix suit également. Il n’y a plus vraiment de
bonne raison pour rester en analogique.
Certes, un positionneur numérique reste un
peu plus cher mais on n’est plus dans un
rapport du simple au double, comme il y a
quelques années.
Marie-Pierre Vivarat-Perrin
Pour en savoir plus
Le sujet de la maintenance prédictive des vannes
de régulation a été développé dans un article publié
dans Mesures n° 783 – mars 2006 – « La vanne
de régulation, un élément qui doit rester à la hauteur
de sa fonction ». Cet article est disponible sur
www.mesures.com dans la rubrique Archives.
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