Les régulateurs de contre-pression et les soupapes de décharge proportionnelles (de surpression) sont tous deux des dispositifs de contrôle de pression capables de s'ouvrir pour soulager la surpression du système et de se fermer automatiquement lorsque la pression revient à la normale. Cependant, alors que le régulateur de contre-pression maintient avec précision la pression en amont grâce à un système de régulation de pression, la soupape de décharge proportionnelle permet une stabilisation approximative de la pression grâce à un ajustement proportionnel et dynamique. Ces dispositifs diffèrent par leurs fonctions principales, leurs principes de fonctionnement, leurs emplacements d'installation, etc. Regardons ça en détail !
Régulateurs de contre-pression
Un régulateur de contre-pression est un dispositif de contrôle de pression qui limite et régule avec précision la pression en amont afin de la maintenir à une valeur définie. Sa fonction principale consiste à libérer de manière dynamique l'excès de pression en amont dans la tuyauterie en aval, garantissant ainsi que la pression en amont reste stable dans la plage prédéfinie. Le dispositif surveille en permanence la pression du fluide en amont et s'ouvre automatiquement pour évacuer l'excès de pression lorsqu'elle dépasse la valeur définie. Lorsqu'il détecte que la pression revient dans la plage définie, le dispositif se ferme afin de maintenir la pression de processus requise pour les équipements et instruments en amont.
La figure 1 ci-dessous illustre une application typique du régulateur de contre-pression FITOK dans un système. Le régulateur de pression standard FITOK est généralement installé en amont dans la conduite, tandis que le régulateur de contre-pression est installé en aval afin de garantir que le process fonctionne sous une pression constante.
Figure 1. Schéma de principe de l'application du régulateur de contre-pression FITOK.
Principe de fonctionnement
Le système de régulation de pression d'un régulateur de contre-pression se compose de trois éléments principaux : le mécanisme de charge, le mécanisme de détection et le mécanisme de commande, qui fonctionnent ensemble pour obtenir un contrôle précis de la pression.
- Mécanisme de charge : applique une force de charge réglable (Fs) au corps du régulateur via un ressort (plage de fonctionnement) situé en haut.
- Mécanisme de détection : détecte en temps réel la pression d'entrée (Fi), la pression de sortie (Fo), la force de charge et d'autres paramètres similaires.
- Mécanisme de contrôle : ajuste le passage du fluide en fermant ou en ouvrant l'ensemble clapet et siège.
Le régulateur de contre-pression (tel que la série FITOK BDGC) contrôle la pression en maintenant un équilibre dynamique des forces au niveau du mécanisme de détection, où la force du ressort du clapet (Fp), la pression d'entrée (Fi), la pression de sortie (Fo) et la force de charge (Fs) sont équilibrées. La figure 2 compare les positions ouverte et fermée de ce type de régulateur de contre-pression.
Figure 2. Principe de fonctionnement d'un régulateur de contre-pression de la série BDGC de FITOK.
Ouverture : en cas de surpression (Fs ＜ Fp + Fi + Fo), lorsque la pression en amont dépasse la pression de consigne du régulateur de contre-pression, le fluide pousse le mécanisme de détection vers le haut, séparant le clapet à levée du siège, et l'excès de pression d'entrée est évacué par la sortie.
Fermeture : en cas de dépression (Fs > Fp + Fi + Fo), lorsque la pression en amont est inférieure à la pression de consigne, le fluide ne peut pas pousser le mécanisme de détection vers le haut et le clapet à levée reste scellé contre le siège, maintenant la pression dans la tuyauterie en amont.
Soupapes de décharge/de surpression
La soupape de décharge proportionnelle s'ouvre proportionnellement lorsque la pression en amont dépasse la pression d'ouverture et se ferme progressivement lorsque la pression en amont diminue. Sa fonction principale est de relâcher la pression excédentaire dans la tuyauterie en détournant le flux de fluide, afin d'éviter les surpressions causées par les pics de pression et de garantir que le système fonctionne dans une plage de pression acceptable.
Contrairement à une soupape de sécurité, une soupape de décharge proportionnelle commence à s'ouvrir lorsque le système atteint la pression de consigne et augmente son ouverture proportionnellement à l'augmentation de la pression afin de maintenir une pression amont stable. En revanche, une soupape de sécurité s'ouvre considérablement lorsque la pression d'entrée atteint le seuil de consigne et s'ouvre complètement lorsque la pression augmente, soulageant rapidement la pression afin de protéger le personnel, les biens et l'environnement. La figure 3 ci-dessous montre les soupapes de décharge proportionnelles FITOK des séries RM et RV.
Figure 3. Vannes de décharge FIROK (séries RM et RV).
Principe de fonctionnement
La soupape de décharge proportionnelle s'ouvre et se ferme automatiquement en fonction de la différence de pression entre la pression d'entrée (Fi), la contre-pression du système (Fb) et la force de charge (Fs). La figure 4 illustre le principe de fonctionnement des soupapes de décharge proportionnelles de la série FITOK RM. Les séries FITOK RV et RM utilisent une conception à tige équilibrée pour éliminer l'effet de la contre-pression du système, tandis que la série RL nécessite une pression préréglée qui doit être compensée en soustrayant 80 % de la contre-pression du système.
- Vanne fermée : pression d'entrée < pression de consigne.
- Décharge initiale : pression d'entrée = pression de consigne ; le fluide surmonte la force de charge pour ouvrir la vanne et commence à libérer le fluide.
- Ouverture proportionnelle : pression d'entrée > pression de consigne ; lorsque la pression d'entrée augmente, la vanne s'ouvre proportionnellement.
- Réinitialisation proportionnelle : pression d'entrée > pression de consigne ; lorsque la pression d'entrée revient à la normale, la vanne se réinitialise proportionnellement.
- Refermeture de la vanne : pression d'entrée ≤ pression de refermeture ; la vanne se ferme. La pression de refermeture est toujours inférieure à la pression de consigne.
La pression de consigne est préréglée à l'aide d'un ressort et correspond à la pression d'entrée à laquelle la vanne s'ouvre et le fluide commence à s'écouler. Après la décharge initiale, la pression de consigne peut fluctuer dans une certaine plage. Pour plus de détails, consultez le catalogue des vannes de décharge proportionnelles.
Figure 4. Schéma de fonctionnement des vannes de décharge de la série RM de FITOK.
Conclusion - Tableau comparatif
Régulateur de contre-pression | Soupape de surpression | Soupape de décharge | |
Fonction principale | Maintient la pression en amont dans une plage prédéfinie | Relâche la pression dans les tuyaux en détournant le flux de fluide | Soulage la pression en cas de surpression du système afin de protéger le personnel, les biens et l'environnement |
Principe de fonctionnement | Les composants internes fonctionnent ensemble pour contrôler avec précision la pression d'entrée | S'ouvre/se ferme proportionnellement en fonction de l'augmentation/la baisse de la pression d'entrée, maintenant ainsi une pression amont relativement stable | S'ouvre en grande partie lorsque la pression d'entrée atteint le seuil défini et s'ouvre complètement lorsque la pression augmente |
Endroit d'installation | En aval dans la tuyauterie, sur le circuit principal | A un embranchement de tuyauterie, départ d'un circuit secondaire | A un embranchement avec un récipient ou un circuit de tuyauterie secondaire |
Certifications | En général, aucune certification obligatoire | En général, aucune certification obligatoire | !! Certification obligatoire !! |
Type d'équipement | Composant de tuyauterie principal pour le fonctionnement du système | Dispositif de régulation dynamique de pression | Dispositif de sécurité |
Application typique | Paramètres de procédé nécessitant une pression stable, tels que les compresseurs et les systèmes de gaz spéciaux | En amont des instruments sensibles à la pression (tels que les instruments d'analyse et les débitmètres) ou en aval des régulateurs/pompes de réduction de pression ou autres dispositifs similaires | Chaudières, récipients sous pression, réacteurs chimiques et autres systèmes sous pression avec dangers potentiels |
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