L'étranglement fait référence au processus d'ajustement du débit d'un fluide en ouvrant ou en fermant partiellement une vanne. Bien que les robinets-vannes soient couramment utilisés dans diverses industries pour leur capacité à fournir un chemin d'écoulement complet et dégagé lorsqu'ils sont complètement ouverts, l'étranglement avec des robinets-vannes n'est généralement pas recommandé. En tant que fournisseur de robinets-vannes, j'aimerais approfondir les raisons qui se cachent derrière ce conseil.
1. Mécanisme de scellement et limitation
Les robinets-vannes sont conçus avec une vanne ou un disque qui se déplace perpendiculairement à la direction du débit pour bloquer ou permettre le passage du fluide. Lorsque la vanne est complètement ouverte, la vanne est complètement rétractée dans le chapeau de la vanne, offrant ainsi un chemin d'écoulement direct avec une résistance minimale. L'étanchéité d'un robinet-vanne se produit lorsque le robinet-vanne est complètement abaissé et entre en contact avec les sièges de vanne des deux côtés.
Cependant, lorsqu'un robinet-vanne est utilisé pour l'étranglement, le robinet-vanne n'est que partiellement abaissé. Dans cet état, le fluide circulant à travers la vanne a un jet à grande vitesse qui frappe la vanne et les sièges. Ce flux à grande vitesse peut provoquer une érosion des surfaces d'étanchéité. Par exemple, dans unVanne à vanne à disque compensé, le disque en forme de coin est conçu pour fournir une étanchéité lorsqu'il est complètement fermé. Mais lors de l'étranglement, le fluide à grande vitesse peut user la surface du coin et les sièges, entraînant des fuites au fil du temps.
2. Caractéristiques du flux
Les robinets-vannes ne sont pas conçus pour contrôler le débit progressivement. Leurs caractéristiques de flux sont plus binaires : soit complètement ouvertes, soit complètement fermées. Lorsqu'un robinet-vanne est partiellement ouvert, la zone d'écoulement change de manière non linéaire avec le mouvement du robinet-vanne. Cette caractéristique de débit non linéaire rend difficile le contrôle précis du débit.
En revanche, d'autres types de vannes, telles que les vannes à soupape, sont spécifiquement conçues pour l'étranglement. Les vannes à soupape ont un clapet qui se déplace parallèlement à la direction du débit, et la zone d'écoulement change de manière plus linéaire à mesure que le clapet est ajusté. Cette relation linéaire entre la position de la vanne et le débit permet un contrôle plus précis du débit de fluide. Par exemple, dans un processus où un débit constant et précis est requis, l'utilisation d'un robinet-vanne pour l'étranglement peut entraîner un débit irrégulier, ce qui peut affecter les performances globales du système.
3. Vibrations et bruit
L'étranglement avec un robinet-vanne peut provoquer des vibrations et du bruit importants. Lorsque le fluide traverse le robinet-vanne partiellement ouvert, il subit des changements soudains de vitesse et de pression. Ces changements rapides créent des turbulences dans l’écoulement du fluide, ce qui fait vibrer la vanne et la tuyauterie connectée.
La vibration peut avoir plusieurs impacts négatifs. Premièrement, cela peut desserrer les composants de la vanne au fil du temps, entraînant des fuites potentielles et des pannes mécaniques. Deuxièmement, le bruit généré par les vibrations peut être gênant en milieu industriel et peut même présenter un risque pour la santé des travailleurs si les niveaux sonores sont trop élevés. Par exemple, dans unVanne à disque plein, le disque solide peut être plus sujet aux vibrations pendant l'étranglement en raison de sa grande surface exposée au fluide à grande vitesse.
4. Cavitation
La cavitation est un autre problème majeur lors de l'étranglement avec des vannes à vanne. La cavitation se produit lorsque la pression du fluide descend en dessous de sa pression de vapeur, provoquant la formation de bulles de vapeur. Lorsque ces bulles se déplacent vers une zone de pression plus élevée, elles s'effondrent soudainement, générant des ondes de choc de haute intensité.
Dans une vanne à vanne, l'étranglement peut provoquer une chute de pression importante à travers la vanne partiellement ouverte. Cette chute de pression peut être suffisante pour induire une cavitation. Les ondes de choc générées par l'effondrement des bulles peuvent endommager les composants internes de la vanne, notamment l'obturateur, les sièges et le corps de la vanne. Dans unVanne à vanne à dalle, le grand disque plat peut être plus susceptible d'être endommagé par la cavitation, car le modèle d'écoulement du fluide qui l'entoure peut entraîner des chutes de pression plus importantes lors de l'étranglement.
5. Coûts d'exploitation et de maintenance
L’utilisation d’un robinet-vanne pour l’étranglement peut augmenter les coûts d’exploitation et de maintenance. Comme mentionné précédemment, l'étranglement peut provoquer une érosion, des vibrations et une cavitation, qui conduisent toutes à une usure prématurée de la vanne. Cela signifie que la vanne devra être remplacée ou réparée plus fréquemment, ce qui augmentera le coût de maintenance.
De plus, le contrôle incohérent du débit et les fuites potentielles associées aux vannes d'étranglement peuvent également conduire à des inefficacités dans le système. Par exemple, dans un système de canalisations, si le débit ne peut pas être contrôlé avec précision, cela peut entraîner un approvisionnement excessif ou insuffisant en fluide, ce qui peut entraîner un gaspillage d'énergie et de ressources. Cette inefficacité se traduit par des coûts opérationnels plus élevés au fil du temps.
Conclusion
En conclusion, bien que les vannes à vanne soient excellentes pour le service tout ou rien, leur étranglement n'est pas recommandé en raison de leur mécanisme d'étanchéité, de leurs caractéristiques de débit, du potentiel de vibration et de bruit, des problèmes de cavitation et des coûts d'exploitation et de maintenance associés. En tant que fournisseur de robinets-vannes, je conseille toujours à mes clients d'utiliser des robinets-vannes dans les applications où ils sont complètement ouverts ou complètement fermés. Pour les applications d'étranglement, d'autres types de vannes telles que des vannes à soupape, des vannes à bille ou des vannes papillon sont plus adaptées.
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Références
- Valve Handbook, deuxième édition, par Milton Beychok.
- Mécanique des fluides et thermodynamique des turbomachines, quatrième édition, par SL Dixon et CA Hall.
- Vannes industrielles : un guide de sélection et de dimensionnement, par Tom G. Smith.
