Les vannes

STS C.I.R.A 1ère année Lycée Saint-Cricq

LES VANNES

Les vannes ne sont pas les seuls actionneurs que vous étudierez et rencontrerez mais leurs applications sont tellement nombreuses dans tous les domaines de la régulation industrielle qu’elles sont incontournables. Cette étude reprend de nombreux éléments du cours“CAPTEURS-TRANSMETTEURS INDICATEURS DE DEBIT” ; j’y ferai régulièrement référence...

Même si cela n’apparait pas clairement dans les chapitres qui vont suivre, nous allons mener une étudepour :

₃ Les vannes de régulation : La section de passage dufluide peut varier entre 0% et 100% de la section de passage à pleine ouverture

₃ Les vannes T.O.R : La section de passage du fluide est égale à 0% ou 100% de la section de passage à pleine ouverture

COURS: VANNES Instrumentation Page 1

STS C.I.R.A 1ère année Lycée Saint-Cricq

1 ROLE DE LA VANNE DANS UNE CHAINE DE REGULATION

1.1 Rappels

Comme n’importe quel actionneur elle agit sur :

La GRANDEUR REGLANTE qui sera toujours pour une vanne 2 voies, LE DEBIT. Voir aussi TP37

Suivant le procédé dans lequel la vanne se situe,al grandeur réglée sera une pression, un débit, univeau,n une température, un rapport de concentration...Voir exemples pilote pédagogique TOTAL.

+ - P.I.D VANNE PROCEDE

Fig. CRS8_1 TRANSMETTEUR CAPTEUR

1.2 Modèle de connaissance

Il n’y a pas qu’une seule façon de modéliser une vanne afin d’obtenir un modèle mathématique utilisable dans un schéma fonctionnel. Tout dépendra :

₃ De la complexité du problème (unicité du régime écoulementd’ ou pas, fluide mono ou biphasique)

₃ De la précision souhaitée pour les résultats théoriques

₃ Du point de vue utilisateur concepteur (qualitatif ou quantitatif)

En première approche nous utiliserons un modèle reposant sur les hypothèses nécessaires au théorème de Bernoulli (1700-1782) :

₃ Ecoulement permanent

₃ Fluide parfait (incompressible et non visqueux)

La vanne est considérée comme une section variable(en fonction du signal de commande) au sein d’une canalisation (perte de charge singulière) et l’étude est menée de la même façon que celle d’un organe déprimogène (Voir cours débit)

Ce résultat fait apparaitre plusieurs éléments importants:

Qv  k (Y ). P (1)

d

₃ Le débit dépend de l’ouverture k(Y) (loi de commande) de la vanne et de P

₃ Le débit n’est pas une fonction linéaire de ces 2 ariablesv.

COURS: VANNES Instrumentation Page 2

STS C.I.R.A 1ère année Lycée Saint-Cricq

L’utilisation de ce modèle dans un schéma fonctionnel pour des variations qv, reposant sur la

transformée de Laplacene pourra être envisagée qu’après linéarisation autour d’un point de

fonctionnement.Qv

0.

qv   (Qv) Qv0 * y   (Qv) Qv 0 * p

 (Y )  (P) (2)

Qv  Qv0  qv 3

Qv

Débit volumique instantané en m/s

3

Qv0

Débit volumique au point de fonctionnement m/s

qv 3

Variation du débit volumique autour du point de fonctionnement m /s

1.3 Exercice

Appliquez ce que vous venez de voir pour une vanne ayant une loi de commande linéaire (k*Y) ; le fluide

1

3

traité est de l’eau et le point de fonctionnement est fixé pour un débit de 0.5 m/h.. La P est de 5 bar. ₃ Etablissez l’équation après linéarisation

₃ Etablissez le schéma fonctionnel de ce composant

1.4) Conclusion

Les calculs de dimensionnement des vannes ont tous comme base de départ la relation (1). Les modifications apportées à cette relation ont pour objectif

...