Quels sont les types d'actionneurs couramment utilisés pour la vanne de régulation ?

Control valves are the “hands and feet” of the automation in the production process. They are used to regulate the flow in the production site and are always in contact with the medium. 

Quels types de vannes de contrôle et d'actionneurs sont couramment utilisés pour contrôler le flux ? Aujourd'hui, nous allons vous présenter les actionneurs des vannes de contrôle qui sont couramment utilisés sur les sites de production. Ces actionneurs sont très largement utilisés dans de nombreux sites industriels, tels que l'industrie chimique, l'industrie alimentaire et des boissons, l'énergie industrielle et les services publics sur site, le pétrole et le gaz, le traitement des eaux usées, la production d'énergie, la pâte à papier et le papier, etc.

Aujourd'hui, nous vous présentons plusieurs actionneurs 

1. Actionneurs pneumatiques à membrane à ressort

Les actionneurs de vannes sont une partie très importante et nécessaire de la vanne de contrôle. Ils fournissent la force physique nécessaire pour actionner l'organe de restriction qui se trouve à l'intérieur du corps de la vanne, afin de modifier le débit du fluide. Ils peuvent également être utilisés pour d'autres éléments de positionnement dans les systèmes automatiques industriels. L'actionneur de vanne pneumatique à membrane à ressort se compose principalement de deux parties : un diaphragme (une membrane souple) en caoutchouc ou en néoprène et un ressort. Les membranes

Il se déplace jusqu'à ce qu'il y ait une équation entre la force opposée et le ressort. Dans cette situation, le mouvement s'arrête, et le clapet et la tige de la soupape, qui sont reliés par des membranes, se trouvent dans un état d'équilibre. Lorsqu'il n'y a pas de pression d'air, la tige du clapet est poussée vers le haut par le ressort.

En général, le signal du contrôleur de pression est compris entre 0 et 15 psi. Lorsque le signal de pression est maximal à 15 psi, la tige de la vanne est forcée vers le bas. La position du clapet correspond au signal de pression différentielle.  

La pression d'air du signal de commande provenant du contrôleur pénètre dans l'actionneur par le haut du boîtier. Lorsqu'elle augmente, une force pousse le diaphragme vers le bas, ce qui peut être assimilé à la tension d'un ressort.

Ce type de vanne de régulation est capable d'exercer des forces importantes. L'ampleur de la force dépend de la taille des membranes et de la quantité d'air qui leur est fournie.

Par exemple, si la pression maximale de 15 psi est fournie à une membrane de 10 pouces, l'actionneur fournira une force de 11775 livres pour déplacer la vanne. La formule est la suivante

F=PA

Où :

F=force

P=pression

A= surface

F=psi*3,14 *r2

=15psi*3,14 *r2

=1177.5 livres

There are two types of  spring diaphragm pneumatic  actuator:

L'une d'entre elles est à action directe, également appelée "fermeture par air". Il s'agit d'une action de l'air sur la membrane qui pousse l'actionneur à déplacer la tige du robinet vers le bas. Cette action de fermeture pneumatique comprime le ressort qui, à son tour, pousse la tige de l'actionneur vers le haut lorsque la pression d'alimentation diminue ou disparaît. La vanne se retrouve alors en position de non-ouverture.

Action directe

1. Up diaphragm castings          2. Diaphragm

3. Diaphragm plate                    4. Spring

5. Down diaphragm castings     6. Actuator stem

7. Yoke                                       8. Adjust nut 

9.Indicateur de voyage

Action inverse

1. Up diaphragm castings               2. Diaphragm

3. Diaphragm plate                         4. Spring

5. Down diaphragm castings           6. Actuator stem

7. Yoke                                             8. Adjust nut 

9.Indicateur de voyage

2.Actionneurs à piston

Principe de fonctionnement de l'actionneur à piston

Les actionneurs à piston sont principalement utilisés lorsque la course d'un actionneur à membrane est très courte ou que la poussée est très faible, c'est-à-dire dans les systèmes pneumatiques. L'air comprimé est appliqué à un piston solide contenu dans un cylindre solide. L'actionneur pneumatique à piston est généralement monté sur la vanne maîtresse et la vanne à oreilles supérieures pour une fermeture séquentielle pendant les opérations d'arrêt.

Les actionneurs à piston peuvent être à simple ou à double effet, et ils peuvent supporter des pressions d'entrée plus élevées et offrir des volumes de cylindre plus petits, ce qui permet d'agir à grande vitesse.

Cet actionneur constitue une option fiable et économique lorsqu'un actionneur robuste est nécessaire. Il est recommandé lorsque l'on dispose d'air instrumenté, de gaz de puits doux ou de gaz de puits acide.

Pour ouvrir le robinet-vanne, l'actionneur exerce une force vers le bas sous l'effet d'une pression pneumatique provenant d'une source externe. Lorsque la pression de commande est supprimée, la pression dans le corps du robinet, aidée par un ressort de compression dans l'actionneur, ramène le piston à sa position normale.

La dépression de la pression de commande entraîne l'actionneur à agir comme un dispositif fermé à sécurité intégrée lorsqu'il est utilisé avec des robinets-vannes à action inverse.

L'actionneur pneumatique à piston déplace les vannes dans des tailles différentielles de 1/8 à 18 pouces. Le piston de l'actionneur est proposé dans différentes tailles entre 8" et 20" afin d'optimiser les pressions de contrôle pour l'application.

A fast-separated bonnet that allows removal of the actuator without decompressing the control valve, which greatly saves downtime and lost production

L'élévation de la tige de la vanne donne un signal visuel de la position de la vanne

Un dispositif de sécurité extérieur protège l'actionneur d'une surpression.

La conception intégrale permet un entretien facile dans les zones restreintes

La possibilité de couper le fil sur certains modèles permet de fermer la porte en toute sécurité pendant les opérations de câblage.

Actionneurs pneumatiques à piston

3.Hydraulic Actuator

Actionneurs hydrauliques fournissent une pression hydraulique pour actionner un corps de vanne utilisé dans le contrôle des processus industriels. Ils sont généralement utilisés lorsqu'une vitesse élevée et de grandes quantités de forces sont nécessaires, comme les vannes du système de vapeur principal. Le fluide utilisé dans l'actionneur hydraulique est très incompressible, de sorte que la pression appliquée peut être transmise instantanément à l'élément qui y est attaché.

La ligne d'alimentation et de retour hydraulique est reliée à la chambre inférieure et permet au fluide hydraulique de circuler vers et depuis la chambre inférieure de l'actionneur. La tige transmet le mouvement du piston à une vanne.

Tout d'abord, en l'absence de pression du fluide hydraulique, la force du ressort maintient la valve en position fermée. Lorsque le fluide pénètre dans la chambre inférieure, la pression dans la chambre augmente en conséquence.

Cette pression exerce sur le bas du piston une force opposée à celle exercée par le ressort. Si la force hydraulique est supérieure à la force du ressort, le piston commence à se déplacer vers le haut, le ressort exerce une pression et la soupape s'ouvre.

Au fur et à mesure que la pression hydraulique augmente, la valve reste ouverte. Dans l'autre sens, lorsque l'huile hydraulique est vidée du cylindre, la force hydraulique devient inférieure à la force du ressort, le piston se déplace vers le bas et le robinet se ferme. En contrôlant la quantité totale d'huile fournie ou vidangée par l'actionneur, la vanne peut être positionnée de complètement ouverte à complètement fermée.

Les principes de fonctionnement d'un actionneur hydraulique sont similaires à ceux d'un actionneur pneumatique. Chacun utilise une force motrice pour surmonter la force du ressort afin d'actionner la vanne. En outre, les actionneurs hydrauliques peuvent être conçus pour s'ouvrir ou se fermer par défaut.

Avantages des actionneurs hydrauliques

1. Les actionneurs hydrauliques sont robustes et durables et offrent de bonnes performances pour les applications à force élevée. Ils peuvent générer des forces 25 fois supérieures à celles des vérins pneumatiques de même taille. Ils peuvent également fonctionner à des pressions atteignant 4 000 psi.

2. L'actionneur hydraulique peut maintenir une force et un couple constants sans que la pompe ne fournisse davantage de fluide ou de pression, car les fluides ne peuvent pas être comprimés. 

3. Les actionneurs hydrauliques peuvent laisser leurs pompes et leurs moteurs se placer à une distance appropriée avec une perte de puissance minimale.

Inconvénients des actionneurs hydrauliques

Le fluide peut être une fuite dans les actionneurs hydrauliques comme dans les actionneurs pneumatiques. La perte de fluide entraîne une diminution de l'efficacité et des problèmes de propreté, ce qui peut endommager les composants et les zones proches.

Les actionneurs hydrauliques nécessitent de nombreuses pièces en coopération, notamment un réservoir, des soupapes de décharge, une pompe, un moteur, des échangeurs de chaleur et un dispositif de réduction du bruit.