15.janv.2026
Les vannes de contrôle, également appelées vannes régulatrices, sont des dispositifs de contrôle utilisés dans le domaine de l’automatisation industrielle et du contrôle des procédés. Ils peuvent s’ajuster automatiquement en fonction des signaux de contrôle du système d’automatisation pour modifier les paramètres du procédé tels que le débit, la pression, la température et le niveau de liquide.
Les vannes de contrôle se composent de trois parties principales : le corps de soupapes, l’actionneur et les accessoires.
Le corps de vannes constitue la structure fondamentale de la vanne de contrôle, conçue avec un accent particulier sur le contrôle du débit. L’actionneur est responsable de déplacer le noyau de la soupape pour modifier la zone de débit, tandis que les accessoires offrent des fonctions et des performances supplémentaires.
Les vannes de commande peuvent être classées selon les caractéristiques de course en types linéaires et rotatifs, et selon leur fonction et leurs caractéristiques en types linéaires, à pourcentage égal et paraboliques.
Types linéaires: vanne monoplace, double selle, vanne manchon, vanne angulaire, vanne à trois voies et vanne à membrane ;
Types rotatifs :valve papillon, valve à bille, valve rotative excentrique et valve de contrôle ultra-légère complète.
Conduite :de types pneumatiques, électriques et hydrauliques ;
Formulaire de contrôle :des types de régulation, d’arrêt et de régulation ;
Caractéristiques de l’écoulement :linéaire, à pourcentage égal, parabolique ou à ouverture rapide.
Ils conviennent à divers milieux, notamment l’air, l’eau, la vapeur, les milieux corrosifs, la boue et l’huile.
Ouverture et fermeture à l’air, action directe et inverse
L’ouverture à l’air et la fermeture à l’air de la vanne de commande désignent l’ensemble du mécanisme de la soupape. À mesure que la pression de l’air sur la membrane augmente, la valve s’ouvre progressivement pour l’ouverture de l’air et se ferme pour la fermeture à l’air. En l’absence de signal, la vanne ouverte à l’air est fermée, et la vanne fermée à l’air est complètement ouverte.
L’action directe et inverse de la vanne de commande fait référence à l’actionneur de la vanne de commande à membrane pneumatique. Lorsque de l’air est introduit dans la partie supérieure du diaphragme, la tige descend, ce qui est une action directe. Lorsque de l’air est introduit dans la partie inférieure, la tige monte vers le haut, ce qui est une action inverse.
Flow-open et flow-close sont liés au milieu. Lorsque le milieu s’écoule dans la direction de l’ouverture de la vanne, on parle de type écoulement-ouvert.
Inversement, lorsqu’elle s’écoule vers la fermeture de la vanne, on parle de type flow-close.
I. Formulaires d’action des actionneurs
(1) Action directe et inverse de l’actionneur pneumatique. Lorsque la pression d’air d’entrée de l’actionneur pneumatique augmente, la tige descend, ce qui est une action directe ; inversement, lorsque la pression d’air d’entrée augmente, la tige monte vers le haut, ce qui est une action inverse (voir Figure 9-16).
(2) Montage direct et inversé du mécanisme de régulation. Le noyau de la soupape a deux formes : montage direct et montage inverse. Lorsque le noyau de la soupape descend et que la surface de débit entre le noyau et le siège diminue, on parle de vanne à montage direct ; inversement, lorsque la surface de débit augmente à mesure que le cœur de la valve descend, on parle de valve de montage inverse. Pour les vannes à montage direct à double guirlande, tant que la tige de la soupape est reliée à l’extrémité inférieure du noyau de la soupape, elle devient une vanne de montage inverse. Pour les vannes de diamètre nominal Dg < 25mm, they are generally single-guided, so only direct mounting valves are available.
(3) Formes d’action actionneur. Les actionneurs pneumatiques ont deux formes : ouverture à l’air et fermeture à l’air. Lorsque la pression du signal augmente, la vanne s’ouvre, ce qu’on appelle l’air ouvert ; inversement, lorsque la pression du signal augmente, la vanne se ferme, ce qu’on appelle la fermeture de l’air. Puisque l’actionneur a des actions directes et inverses, la vanne de contrôle (avec un noyau de valve double guidée) a également des actions directes et inverses, de sorte que l’ouverture ou fermeture à l’air de l’actionneur pneumatique est formée par cette combinaison, comme montré à la Figure 9-16.
Pour les vannes de commande de petit diamètre, le signal de sortie est généralement modifié en modifiant les actions directe et inverse de l’actionneur pour obtenir une ouverture ou fermeture à l’air ; pour les vannes de commande de grand diamètre, cela se fait généralement en modifiant les actions directe et inverse de la vanne de commande pour obtenir une ouverture ou une fermeture à l’air.
II. Positionneur
Le positionneur est utilisé en conjonction avec l’actionneur à membrane pneumatique.
1) Action positive du positionneur de la valve : lorsque le signal d’entrée augmente, la pression de sortie vers la membrane augmente ;
2) Action inverse du positionneur de la valve : lorsque le signal d’entrée augmente, la pression de sortie vers la membrane diminue ;
Les actionneurs à action positive et les positionneurs travaillent ensemble pour atteindre la fonction d’actionneurs à action positive ;
Les actionneurs à action positive et les positionneurs à action inverse fonctionnent ensemble pour atteindre la fonction d’actionneurs à action inverse ;
Les actionneurs à action inverse et les positionneurs à action positive fonctionnent ensemble pour atteindre la fonction d’actionneurs à action inverse ;
Les actionneurs à action inverse et les positionneurs à action inverse fonctionnent ensemble pour atteindre la fonction d’actionneurs à action positive ;
III. Valve de contrôle FC (ouverture à l’air ou fermeture à défaut) ou FO (fermeture à l’air ou défaillance ouverte)
Le choix entre ouverture à l’air et fermeture à l’air est considéré du point de vue de la sécurité des procédés. Lorsque la source d’air est coupée, la valve est plus sûre en position fermée ou ouverte. Par exemple, dans le contrôle de combustion d’un four de chauffage, la vanne de contrôle est installée sur la conduite de gaz combustible pour contrôler l’alimentation en combustible en fonction de la température du four ou de la température du matériau chauffé à la sortie du four de chauffage. À ce stade, il est plus sûr de choisir une vanne ouverte à l’air.
Une vanne de contrôle ouverte à l’air signifie que la vanne est complètement fermée lorsqu’il n’y a pas d’air, et que la vanne s’ouvre lorsqu’il y a de l’air. Lorsqu’il n’y a pas de signal, la vanne est fermée, et la valve s’ouvre lorsqu’il y a un signal d’entrée. De plus, plus le signal est important, plus l’ouverture de la valve est grande. Lorsque le signal atteint son maximum, la vanne est complètement ouverte.
Le type air ouvert (Air to Open) signifie que lorsque la pression de l’air sur la membrane augmente, la valve se déplace dans la direction de l’ouverture croissante, et lorsqu’elle atteint la limite de pression d’air d’entrée, la vanne est complètement ouverte. Inversement, lorsque la pression de l’air diminue, la vanne
se déplace dans la direction de fermeture, et lorsqu’il n’y a pas d’air en entrée, la soupape est complètement fermée. Par conséquent, la vanne de type air ouvert est parfois appelée fail-close (FC).
Le type air-close (Air to Close) se déplace dans la direction opposée au type air-open. Lorsque la pression d’air augmente, la vanne se déplace dans la direction de fermeture ; Lorsque la pression de l’air diminue ou est absente, la vanne se déplace dans la direction d’ouverture ou s’ouvre complètement. C’est pourquoi on l’appelle parfois fail-open (FO). Lors de l’utilisation, les positions de défaillance courantes sont (FO, FC, FL), où le FO signifie que la vanne ne s’ouvre pas ou ne se ferme pas en raison d’une défaillance de la source d’air.
Pour les positions de défaillance de vannes pneumatiques, elles sont principalement divisées en plusieurs situations :
1) Lors de l’action d’emboîtement d’un dispositif pneumatique, la position de la valve doit se présenter dans les situations suivantes :
FC - Lorsque la source d’air est perte, la vanne est en position fermée ;
FO - Lorsque la source d’air est perdue, la vanne est en position ouverte ;
FL - Lorsque la source d’air est perdue, la vanne est en position momentanée et reste ;
FLC - Lorsque la source d’air est perdue, la vanne reste en position mais a tendance à se fermer, et la valve est en position fermée (le gaz dans le cylindre est expulsé) ;
FLO - Lorsque la source d’air est perdue, la vanne reste en position mais a tendance à s’ouvrir, et la valve est en position ouverte (le gaz dans le cylindre est expulsé).
2) Lors de l’action d’interverrouillage d’un dispositif de régulation ou de vanne d’arrêt, la position de la vanne doit être la suivante :
FC - Lorsque la source d’air est perdue ou que la vanne électronénoïde perd la puissance, la vanne est en position fermée ;
FO - Lorsque la source d’air est perdue ou que la vanne électrovanne perd de la puissance, la vanne est en position ouverte ;
AFL/EFC-
1) Lorsque la source d’air est perdue et que la vanne électrovanne ne perd pas de puissance, la vanne maintient sa position ;
2) Que la source d’air soit perdue ou que la valve électrolénénoïde perd de la puissance, la valve est en position fermée ;
AFL/EFO-
1) Lorsque la source d’air est perdue et que la vanne électrovanne ne perd pas de puissance, la vanne maintient sa position ;
2) Que la source d’air soit perdue ou que la vanne solénoïde perde de la puissance, la vanne reste en position ouverte.
Les vannes pneumatiques assurent des fonctions de coupure, de connexion et de régulation via des signaux de sortie, avec des vitesses d’ouverture et de fermeture relativement rapides. Ils sont souvent utilisés pour l’arrêt rapide à deux positions et peuvent aussi servir à la régulation du débit. En associant différents accessoires, différentes méthodes de contrôle peuvent être obtenues.
Les vannes de contrôle ouvertes à l’air augmentent la surface de flux avec l’augmentation de la pression du signal ; tandis que les vannes fermées à l’air diminuent la surface de flux avec l’augmentation de la pression du signal.
Sélection du type de vanne de contrôle
Il existe de nombreux types de corps de distribution de commande, avec des types couramment utilisés comme un seul siège droit, double siège droit, angle, membrane, petit débit, trois voies, rotatif excentrique, papillon, manchon et bille.
Lors de choix spécifiques, les considérations suivantes peuvent être prises en compte :
(1) Forme et structure du noyau de soupape
Considérez principalement des facteurs tels que certaines caractéristiques d’écoulement et les forces déséquilibrées.
(2) Résistance à l’usure
Lorsque le milieu fluide est une suspension contenant des particules abrasives à forte concentration, le matériau interne de la valve doit être dur.
(3) Résistance à la corrosion
En raison de la nature corrosive du milieu, il est préférable de choisir une vanne à structure simple.
(4) Température et pression moyennes
Lorsque la température et la pression du milieu sont élevées et fluctuent considérablement, le matériau du noyau et du siège de la soupape doit être choisi avec des variations minimales de température et de pression.
(5) Prévenir le clignotement et la cavitation
Les flashs et la cavitation ne se produisent que dans les milieux liquides. Dans les procédés de production réels, le solinage et la cavitation peuvent provoquer des vibrations et du bruit, raccourcir la durée de vie de la vanne ; il est donc nécessaire de choisir une vanne pour éviter que celle-ci ne génère des solins et de la cavitation.
Sélection de l’actionneur de la soupape de commande
Pour assurer le fonctionnement normal de la vanne de contrôle, l’actionneur sélectionné doit générer une force de sortie suffisante pour assurer un bon étanchéité et une ouverture de la vanne.
Pour les actionneurs pneumatiques, hydrauliques et électriques à double action, il n’y a généralement pas de ressorts de réinitialisation. L’ampleur de la force n’a aucun lien avec sa direction de fonctionnement. Par conséquent, la clé du choix d’un actionneur réside dans la détermination de la force de sortie maximale et du couple moteur. Pour les actionneurs pneumatiques à simple action, la force de sortie est liée à l’ouverture de la vanne, et la force apparaissant sur la vanne de commande affectera également les caractéristiques de mouvement, il est donc nécessaire d’établir un équilibre de force dans toute la plage d’ouverture de la vanne de contrôle.
Détermination du type d’actionneur
Après avoir déterminé la force de sortie de l’actionneur, sélectionnez l’actionneur correspondant selon les exigences de l’environnement de procédé. Lorsque des exigences anti-explosion sont appliquées sur site, des actionneurs pneumatiques doivent être utilisés. D’un point de vue économe en énergie, les actionneurs électriques doivent être utilisés autant que possible. Si une grande précision de contrôle est requise, des actionneurs hydrauliques peuvent être sélectionnés, tels que le contrôle de vitesse des machines transparentes dans les centrales électriques, le contrôle de température des réacteurs catalytiques dans les raffineries, etc.
Sélection du mode d’action de la soupape de commande
Le mode d’action de la vanne de commande n’est applicable qu’au choix d’un actionneur pneumatique. Le mode action est formé par la combinaison des actions positive et inverse de l’actionneur et de la vanne. Il existe quatre formes combinées : positive-positive (type air close), positive-reverse (type air open), reverse positive (type air open) et reverse reverse (type air close), qui forment deux types de modes d’action de la soupape de commande : air ouvert et air close.
Lors du choix du mode d’action de la vanne de contrôle, considérez principalement trois aspects :
a) Sécurité de la production des procédés ;
b) Caractéristiques du médium ;
c) Garantir la qualité du produit, avec un minimum de pertes économiques.
